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我司合作團隊赴美參加第五屆正交異性鋼橋國際會議(5OBC)并做主旨演講

發布時間:2019-09-30

2019年8月14~17日,第五屆國際正交異性鋼橋會議(5th International Orthotropic Bridge Conference,簡稱“5OBC”)在美國加州圣塔克拉拉大學舉行。會議由美國土木工程師協會薩克拉門托分會、美國結構工程學會舊金山分會、圣塔克拉拉大學共同舉辦。我司合作團隊赴美參加了此次盛會。


圖1.大會開幕式



美國聯邦公路局Brain Kozy博士的主旨報告,詳細介紹了美國正交異性鋼橋的研究進展。包括疲勞性能、構造細節優化和設計方法等,探索了橫隔板開孔自動切割、機器人焊接等先進施工工藝。

美國的鋼橋占比達31%,新建的標志性正交異性鋼橋包括East Span of the Bay Bridge Carquinez Bridge等,由于正交異性鋼橋面具有自重輕、施工快捷、耐久性好等優點,美國將早期修建的一批大跨徑橋梁中的混凝土橋面板替換為正交異性鋼橋面板,包括金門大橋,紐約Verrazano Narrow Bridge、Bronex-Whitestone Bridge、Throg Neck Bridge等

里海大學是國際鋼橋面疲勞研究的學術高地,近年來該校對縱肋-橫隔板連接細節的疲勞性能進行了研究,這也是正交異性鋼橋面板中受力最為復雜的疲勞細節之一。研究中對比了三種縱肋-橫隔板連接構造,即橫隔板貼合開孔(Fitted RFB connection)、狹長開孔(Slit RFB connection)及擴展開孔(Extended RFB connection)。通過有限元模型分析了各種連接構造的應力分布,并開展了疲勞試驗研究,結果表明,相較于橫隔板常規開孔構造(即擴展開孔),橫隔板貼合開孔和狹長開孔同樣具有良好的疲勞性能。

團隊邵旭東教授應邀作了題為“Recent Development of Innovative Steel-UHPC Lightweight Composite Orthotropic Decks in China”的主旨報告,正交異性鋼橋在國內外應用廣泛,但普遍存在鋼橋面疲勞開裂、瀝青鋪裝破損等病害問題。團隊于2010年在國際上率先研發成功鋼-超高性能混凝土(UHPC)輕型組合橋面結構,提高橋面局部抗彎剛度30倍以上,從而顯著降低車載作用下鋼橋面的疲勞應力,大幅延長鋼結構疲勞和鋪裝壽命,根治病害問題。演講中介紹了輕型組合橋面結構的多個關鍵技術,分享了該技術在中國24個省市30余座實橋的應用情況。在未來發展方面,簡要介紹了自重輕、造價省、耐久性好的新型UHPC橋面結構,以及在中國的應用情



圖2.邵旭東教授作主旨演講


     團隊成員曹君輝副教授介紹了采用超短栓釘的鋼-超薄UHPC輕型組合橋面結構。與現有輕型組合橋面結構相比,該結構厚度更薄、自重更輕,尤其適用于在役大跨鋼橋或開啟橋薄型橋面鋪裝的翻修。




圖3.曹君輝進行匯報交流


       日本學者Kentaro Yamada教授的主旨報告介紹了日本正交異性鋼橋疲勞設計和修復研究進展。正交異性鋼橋在日本的應用始于上世紀60年代,其正交異性鋼橋數量居世界前列。但在重載甚至是超載車的反復作用下,日本的正交異性鋼橋面也往往僅運營10多年便出現了大量疲勞裂縫。

       為了修復開裂的正交異性鋼橋面板,日本學者從上世紀90年代開始了系統研究,主要包括:1)采用超聲檢測技術探尋鋼橋面中的疲勞裂縫;2)開裂后鋼橋面的加固技術,包括栓接鋼板條加固或替換U肋等;3)鋼橋面疲勞裂縫的沖擊閉合修復技術,即通過沖擊工具在疲勞裂縫表面附近引入塑性變形,從而降低裂縫尖端的應力強度因子幅,防止疲勞裂紋擴展;4)通過鋼纖維混凝土SFRC替換常規的鋼橋面瀝青鋪裝,以綜合改善鋼橋面的疲勞性能。

      Yamada教授認為,與鋼橋面常規瀝青鋪裝相比,SFRC剛性鋪裝既能提高正交異性鋼橋面的抗彎剛度,又有利于分散車輪荷載,因此,該方法能夠大幅降低正交異性鋼橋面板中的疲勞應力,是延長鋼橋面疲勞壽命的有效方法。

加州交通局鋼結構委員會主席段煉博士介紹了加州鋼橋的抗震設計和抗震加固技術。



圖4.段煉博士介紹加州鋼橋抗震設計



延伸閱讀:

正交異性鋼橋面板具有自重輕、抗震性好等優點,已成為大跨鋼橋的首選橋面形式,通常由鋼面板、縱肋和橫隔板(或橫梁)組成,上鋪瀝青類或樹脂類面層。但由于正交異性鋼橋面系局部剛度較低,在高頻重載行車下,極易引發鋼橋面板疲勞開裂、瀝青鋪裝破損等病害問題,常規方法無法治本,已成為鋼橋領域公認的世界性難題。

為共商對策,美國土木工程師協會薩克拉門托分會發起了正交異性鋼橋國際會議,目前已舉辦了五屆,其中前三屆分別于2004年、2008年、2013在美國加州薩克拉門多市舉辦,第四屆于2015年在中國天津由橋梁雜志社承辦。會議涵蓋了正交異性鋼橋面板設計和計算、制造施工、檢測加固等多方面的內容。會議為世界各國從事正交異性鋼橋科研及工程實踐的同行搭建了一個寶貴的交流平臺,其國際影響力也越來越大。


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