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我司合作团队赴美参加第五届正交异性钢桥国际会议(5OBC)并做主旨演讲

发布时间:2019-09-30

2019年8月14~17日,第五届国际正交异性钢桥会议(5th International Orthotropic Bridge Conference,简称“5OBC”)在美国加州圣塔克拉拉大学举行。会议由美国土木工程师协会萨克拉门托分会、美国结构工程学会旧金山分会、圣塔克拉拉大学共同举办。我司合作团队赴美参加了此次盛会。


图1.大会开幕式



美国联邦公路局Brain Kozy博士的主旨报告,详细介绍了美国正交异性钢桥的研究进展。包括疲劳性能、构造细节优化和设计方法等,探索了横隔板开孔自动切割、机器人焊接等先进施工工艺。

美国的钢桥占比达31%,新建的标志性正交异性钢桥包括East Span of the Bay Bridge Carquinez Bridge等,由于正交异性钢桥面具有自重轻、施工快捷、耐久性好等优点,美国将早期修建的一批大跨径桥梁中的混凝土桥面板替换为正交异性钢桥面板,包括金门大桥,纽约Verrazano Narrow Bridge、Bronex-Whitestone Bridge、Throg Neck Bridge等

里海大学是国际钢桥面疲劳研究的学术高地,近年来该校对纵肋-横隔板连接细节的疲劳性能进行了研究,这也是正交异性钢桥面板中受力最为复杂的疲劳细节之一。研究中对比了三种纵肋-横隔板连接构造,即横隔板贴合开孔(Fitted RFB connection)、狭长开孔(Slit RFB connection)及扩展开孔(Extended RFB connection)。通过有限元模型分析了各种连接构造的应力分布,并开展了疲劳试验研究,结果表明,相较于横隔板常规开孔构造(即扩展开孔),横隔板贴合开孔和狭长开孔同样具有良好的疲劳性能。

团队邵旭东教授应邀作了题为“Recent Development of Innovative Steel-UHPC Lightweight Composite Orthotropic Decks in China”的主旨报告,正交异性钢桥在国内外应用广泛,但普遍存在钢桥面疲劳开裂、沥青铺装破损等病害问题。团队于2010年在国际上率先研发成功钢-超高性能混凝土(UHPC)轻型组合桥面结构,提高桥面局部抗弯刚度30倍以上,从而显著降低车载作用下钢桥面的疲劳应力,大幅延长钢结构疲劳和铺装寿命,根治病害问题。演讲中介绍了轻型组合桥面结构的多个关键技术,分享了该技术在中国24个省市30余座实桥的应用情况。在未来发展方面,简要介绍了自重轻、造价省、耐久性好的新型UHPC桥面结构,以及在中国的应用情



图2.邵旭东教授作主旨演讲


     团队成员曹君辉副教授介绍了采用超短栓钉的钢-超薄UHPC轻型组合桥面结构。与现有轻型组合桥面结构相比,该结构厚度更薄、自重更轻,尤其适用于在役大跨钢桥或开启桥薄型桥面铺装的翻修。




图3.曹君辉进行汇报交流


       日本学者Kentaro Yamada教授的主旨报告介绍了日本正交异性钢桥疲劳设计和修复研究进展。正交异性钢桥在日本的应用始于上世纪60年代,其正交异性钢桥数量居世界前列。但在重载甚至是超载车的反复作用下,日本的正交异性钢桥面也往往仅运营10多年便出现了大量疲劳裂缝。

       为了修复开裂的正交异性钢桥面板,日本学者从上世纪90年代开始了系统研究,主要包括:1)采用超声检测技术探寻钢桥面中的疲劳裂缝;2)开裂后钢桥面的加固技术,包括栓接钢板条加固或替换U肋等;3)钢桥面疲劳裂缝的冲击闭合修复技术,即通过冲击工具在疲劳裂缝表面附近引入塑性变形,从而降低裂缝尖端的应力强度因子幅,防止疲劳裂纹扩展;4)通过钢纤维混凝土SFRC替换常规的钢桥面沥青铺装,以综合改善钢桥面的疲劳性能。

      Yamada教授认为,与钢桥面常规沥青铺装相比,SFRC刚性铺装既能提高正交异性钢桥面的抗弯刚度,又有利于分散车轮荷载,因此,该方法能够大幅降低正交异性钢桥面板中的疲劳应力,是延长钢桥面疲劳寿命的有效方法。

加州交通局钢结构委员会主席段炼博士介绍了加州钢桥的抗震设计和抗震加固技术。



图4.段炼博士介绍加州钢桥抗震设计



延伸阅读:

正交异性钢桥面板具有自重轻、抗震性好等优点,已成为大跨钢桥的首选桥面形式,通常由钢面板、纵肋和横隔板(或横梁)组成,上铺沥青类或树脂类面层。但由于正交异性钢桥面系局部刚度较低,在高频重载行车下,极易引发钢桥面板疲劳开裂、沥青铺装破损等病害问题,常规方法无法治本,已成为钢桥领域公认的世界性难题。

为共商对策,美国土木工程师协会萨克拉门托分会发起了正交异性钢桥国际会议,目前已举办了五届,其中前三届分别于2004年、2008年、2013在美国加州萨克拉门多市举办,第四届于2015年在中国天津由桥梁杂志社承办。会议涵盖了正交异性钢桥面板设计和计算、制造施工、检测加固等多方面的内容。会议为世界各国从事正交异性钢桥科研及工程实践的同行搭建了一个宝贵的交流平台,其国际影响力也越来越大。


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