大跨度鋼-混凝土連續(xù)組合箱梁橋焊接變形數(shù)值模擬研究.pdf

1、焊接作為橋梁鋼結(jié)構(gòu)施工中必不可少的環(huán)節(jié)正在受到越來(lái)越多的關(guān)注，殘余應(yīng)力與殘余變形相互影響著橋梁結(jié)構(gòu)線形和內(nèi)力。焊接變形和殘余應(yīng)力的基本理論并不復(fù)雜，但是焊接是一個(gè)復(fù)雜多變的過(guò)程，以電弧焊為例，它是電弧投入的熱流、金屬融化和凝固以及收縮引起的變形和殘余應(yīng)力生成等因素的復(fù)合作用，因此定量地預(yù)測(cè)焊接變形和殘余應(yīng)力非常困難。
　　本文依托港珠澳大橋CB05標(biāo)段淺水區(qū)非通航孔橋，對(duì)鋼-混組合結(jié)構(gòu)中的鋼主梁中的板單元的焊接變形作了分析研究。首

2、先熱源模型一直是影響焊接殘余變形和殘余應(yīng)力數(shù)值分析的難點(diǎn)，本文就此問(wèn)題進(jìn)行了熱源的描述以及選取熱源的理論方法，以達(dá)到運(yùn)用最優(yōu)的方法和最理想的分析時(shí)間來(lái)進(jìn)行焊接殘余變形的數(shù)值模擬。在對(duì)比了已有的理論分析方法后，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了分析熱源的模型;并且采用固有應(yīng)變的方法，即殘余應(yīng)力及殘余變形的“生成源”，進(jìn)行了固有應(yīng)變與殘余應(yīng)力和變形的互逆推算，此種方法可以運(yùn)用于試驗(yàn)過(guò)程以達(dá)到節(jié)約分析時(shí)間和簡(jiǎn)化模型的目的。其次，運(yùn)用由上海交通大學(xué)和日本大阪大學(xué)共同

3、開(kāi)發(fā)的AWSD(Analysis of Welding Structure Deformation)有限元計(jì)算軟件對(duì)鋼主梁中的平板對(duì)接焊接的溫度場(chǎng)以及熱彈塑性力學(xué)性能進(jìn)行了分析，得到了平板對(duì)接焊接時(shí)的屈服溫度以及殘余變形和殘余應(yīng)力。同時(shí)，又運(yùn)用了ANSYS有限元分析了鋼主梁底板加勁肋焊接時(shí)對(duì)鋼主梁的焊后變形及內(nèi)力影響，通過(guò)模型數(shù)值分析可以得到最優(yōu)化的方法來(lái)改進(jìn)實(shí)際施工中的底板加勁肋焊接工藝。通過(guò)理論的模型分析之后，對(duì)在中山梁廠鋼主梁預(yù)制

4、過(guò)程中采用的焊接施工變形控制措施進(jìn)行了研究，分析了鋼主梁大節(jié)段線形及長(zhǎng)度精度控制技術(shù)的實(shí)施過(guò)程。最后，對(duì)實(shí)測(cè)溫差情況下的組合梁大節(jié)段在架設(shè)時(shí)的焊接時(shí)機(jī)作了研究，分析了基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)溫度模式下的梁轉(zhuǎn)角，進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，與英國(guó)規(guī)范和中國(guó)公路規(guī)范進(jìn)行比較分析后知，三種模式下的大節(jié)段吊裝時(shí)的焊接端口在不同的溫度梯度下的梁端夾角變化規(guī)律趨勢(shì)基本相同，中國(guó)公路橋涵規(guī)范與英國(guó)BS5400接近于線形變化，而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)溫度擬合的溫度梯度曲線的變化規(guī)律較復(fù)雜。不