大直径钢筒圆度异常区快速检测方法

大直径钢筒在制作、运输、安装及运行时均可能因某些原因导致其出现一个或多个圆度异常区,以至于不满足设备验收和运行的相关要求。目前,针对大直径钢筒圆度异常的检测方法均较为复杂,并不适合快速检出。为此,本文基于三坐标测量原理,结合高精度全站仪的非接触自动测量模式,并采用Matlab编制了自动搜索程序,提出了大直径钢筒圆度异常区的快速检测方法。通过AutoCAD算例模拟和现场实测,结果表明,该检测方法不仅速度快,且可通过增加测点密度实现大幅提高检出精度,为后续修复和改进工作提供准确数据。

端板攻丝高强度螺栓连接受力性能试验研究

对10.9S级M16、M20高强度螺栓和Q345B端板攻丝连接与传统高强度螺栓连接受力性能进行试验对比,研究了其在单向受拉、单向受剪以及拉-剪复合受力状态下的破坏形态、受力机理和极限承载能力。试验结果表明:单向受拉时,极限承载能力和变形与传统连接方式基本一致;单向受剪时,即使是厚径比为0.8的M20螺栓,仍可实现栓杆剪断,而端板攻丝孔内牙体无明显变形破坏且攻丝连接件形式早期滑移量明显较小;拉-剪复合受力时,随着拉剪比从0.58增大到1.73,破坏形态由剪切破坏转变为受拉破坏。因此,为确保端板攻丝牙体无明显破坏,应考虑螺栓与板厚的合理设计,建议M20螺栓在单向受拉和拉-剪复合受力时厚径比不小于0.9d,3种受力状态下高强度螺栓端板攻丝连接方式的承载力与传统连接方式基本一致。试验结果分析可为工程设计提供参考依据。

不锈钢螺栓端板攻丝连接受力性能试验研究

对304D不锈钢螺栓和QN1701端板攻丝连接与传统不锈钢螺栓连接的受力性能进行对比试验,研究单向受拉、单向受剪以及拉-剪复合受力状态下连接的破坏形态、受力机理和极限承载能力。试验结果表明:单向受拉时,不锈钢螺栓端板攻丝连接的极限承载力和变形与传统连接方式基本一致,但为避免发生垫片引起的连接失效,连接件开孔不应过大,且不应使用空腔墩头螺栓;单向受剪时,即使最小厚径比为0.67时,仍能满足栓杆剪断而攻丝板牙体无明显变形的破坏形态要求,考虑到试件表面未经处理,摩擦力失效快,不适用于摩擦型连接设计;拉-剪复合受力时,攻丝端板连接形式早期滑移量明显较小,极限承载力略有降低。为此,在确保牙体无明显破坏时,3种受力状态下不锈钢螺栓端板攻丝连接在承载力方面与传统连接方式基本一致,可参考现行规范进行设计;同时在受剪和拉-剪复合受力状态时,端板攻丝连接的早期滑移量明显偏小,更适用于实际工程。

含UHPC薄层的新型栓钉组合剪力键抗拔性能试验研究

基于超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,简称为UHPC)良好的受力性能,提出了一种由钢板-UHPC薄层-普通混凝土叠合而成的新型栓钉组合剪力键,用于增强基础环式风力机基础中基础环与混凝土间的界面抗拔能力。通过对1:3缩尺模型进行了3组共9个静力拔出试验,研究了UHPC薄层厚度对新型栓钉组合剪力键的荷载-滑移曲线、破坏形态及极限承载能力的影响。结果表明,整个受力过程可经历4个阶段,即界面间摩擦传力弹性阶段、栓钉受剪弹性和弹塑性阶段、混凝土受拉破坏阶段。UHPC薄层的加入,栓钉不仅在钢板与UHPC薄层界面(简称第一界面)即栓钉根部出现了塑性,同时在UHPC薄层-普通混凝土交界面(简称第二界面)上亦出现了明显的塑性,使得新型栓钉组合剪力键抗剪刚度及承载力均较普通栓钉剪力键有显著提高。同时栓钉根部剪应力峰值明显降低,有效提高了剪力键的抗拔性能。基于试验结果,提出了基于双界面栓钉屈服的新型栓钉组合剪力键抗拔承载力计算公式。对比结果表明,该公式能较好反映UHPC薄层厚度对承载力的贡献。

基于柔度系数影响线的风力机塔架法兰螺栓松动识别方法研究

基于平截面假定等基本假定,建立基于局部螺栓松动的法兰螺栓群受力模型;引入影响线概念,提出了基于柔度系数影响线的风力机塔架法兰主风向局部螺栓松动检测方法;通过绘制机头方位角-柔度系数曲线,实现了主风向局部螺栓松动位置识别和程度评估。建立风力机塔架连接法兰螺栓群有限元分析模型,验证了检测方法的有效性。通过在风力机塔架连接法兰拼接处呈正交方位布置应变计,并接入到风力机SCADA系统,与风向角、轮毂转速等上部机组参数同步采集,编制在线分析程序,提出基于影响线的风力机塔架法兰螺栓松动识别在线监控和评估方法,供实际工程选用。

高层建筑测压风洞试验校准与不确定性的量化

高层建筑风洞试验可靠性常基于多家机构的CAARC标准高层建筑风洞试验结果进行对比检验,然而其风洞试验结果的不确定性难以量化。本研究对D类地貌下缩尺比为1∶400的CAARC标准高层建筑进行刚性模型测压风洞试验,首先研究了风洞试验参考位置对试验结果的影响,结果表明测压试验的参考位置宜选择受湍流影响较小的模型上方风洞顶部;其次,研究了采样次数对平均和极值风压系数的影响规律,为获得较稳定的极值风压系数,建议最小试验采样次数15次;最后,利用试验结果与国内外多家研究机构的结果进行对比分析,验证了本研究风洞试验的可靠性,量化了试验结果的不确定性,结果表明本研究高层建筑风洞试验的风压系数建模不确定性偏差为0.98,变异系数为0.14。

基于钢筋约束作用的混凝土受弯裂缝注浆修复技术研究

目前混凝土结构裂缝化学注浆主要是针对平滑等宽的收缩类裂缝,注浆孔往往沿裂缝开展深度方向等距布置,这对于不等宽的受力裂缝常导致在表面溢浆的同时,内部未能有效封堵的质量问题,严重影响注浆效果。为此,对钢筋混凝土梁进行了反向加载试验,研究了受弯裂缝宽度沿截面高度的变化规律,提出了钢筋对受弯裂缝开展的有效约束范围为5.9d(d为钢筋直径),建立了考虑钢筋约束作用的受弯裂缝宽度模型;结合环氧浆液扩散半径理论公式,提出了混凝土受弯裂缝的最佳钻孔深度为距表面0.60H(H为裂缝沿截面开展的总高度),该注浆孔位置可实现受弯裂缝表面溢浆的同时,内部亦能有效封堵的预期效果。

空间钢框架二阶弹塑性稳定极限承载力分析

采用非线性连续介质力学的有限变形理论和内力屈服面塑性流动理论，对空间钢框架结构体系进行了二阶弹塑性稳定极限承载力分析，同时分析了主弯曲、非对称水平荷载对空间钢框架极限承载力的影响．经算例分析得知：如果非对称水平荷载比在0．5～2．0之间，则水平荷载的非对称性对结构的极限承载力影响很小；主弯曲对钢框架整体极限承载力的影响随结构层数的增加而减小．

风机基础开孔板连接件剪切受力机理试验研究

鉴于目前国内出现了多台问题风机基础中穿孔钢筋疲劳脆断的工程事故,该文基于风机基础常采用的开孔板连接件构造,考虑多孔受力影响,共进行了4组12个开孔板连接件的推出试验以确定其抗剪承载力,并为其极端和运行工况设计提供依据。试验结果表明,穿筋试件的破坏过程大致分为3个阶段:(1)钢板与混凝土界面间摩擦受力阶段;(2)混凝土榫孔剪切受力阶段;(3)穿孔钢筋塑性剪断及其变形上方混凝土压溃。应变测试结果表明,由于穿孔钢筋的加入,上排孔的剪切受力使得下排穿孔钢筋弯曲受力明显,试件抗剪承载力较未穿筋试件得到显著提高;破坏阶段中,钢筋弯曲受力状态转变为孔内受剪,随着其上方混凝土的压溃,钢筋因受剪屈服退出工作;随着竖向裂缝的开展,全穿筋试件中3根钢筋均屈服,强度和塑性均得到有效的发挥,建议工程对中排、下排设置穿孔钢筋或三孔全设置。基于试验结果,针对不同构造的多孔推出试件破坏形态建立了多孔穿筋推出试件的抗剪承载力统一计算公式,计算结果表明计算值与试验值吻合较好,且偏于保守,可应用于实际工程。

带偏心支撑钢框架-混凝土核心筒结构抗震性能研究

在高层钢框架-混凝土核心筒结构的外钢框架部分加设多列式并连偏心支撑、多列帽腰连偏心支撑,采用结构分析与设计的通用有限元分析软件对未设支撑、设置偏心支撑、改变偏心支撑的位置和数量的高层钢框架-混凝土核心筒结构的地震反应特性进行了分析.利用振型分解反应谱法对该结构的自振周期、结构侧移、层间位移角、倾覆力矩比、各层总剪力、各层总弯矩、钢框架承担的剪力及剪力调整系数等指标进行了研究.根据分析结果提出了高层钢框架-混凝土核心筒结构抗震设计的偏心支撑分布方式和帽腰支撑设置的原则,为实际工程设计提供了理论参考.

型钢混凝土框支框架-混凝土核心筒结构抗震性能分析

对带型钢混凝土梁式转换层的型钢混凝土框支框架-混凝土核心筒结构进行有限元计算分析,研究了转换层设置高度及转换层上、下等效侧向刚度比变化时,其地震作用下结构地震反应的一般规律.结果表明,此类结构的转换层设置高度可适当提高,适合高位转换;抗震设计时,对转换层附近外框架应予以加强,对于高位转换,应重点加强转换层上一层外框架;设计转换层上1～2层的外框架时,相对其它框架柱,应强化框支柱;转换层上、下结构等效侧向刚度比宜控制在0.86～1之间.

带刚臂的钢框架-混凝土核心筒结构的抗震性能分析

对带有刚臂的钢框架-混凝土核心筒超高层结构进行有限元计算分析,并对不同的结构布置和结构内力的突变进行比较分析,研究了刚臂的位置、数量、节点的连接方式改变时,其地震作用下结构地震反应的一般规律.结果表明,在地震作用下,设置一道刚臂的最佳位置在0.466倍房屋高度处;刚臂的数量尽量多设,不仅能减小侧向位移,而且能够减小刚臂处钢柱内力的突变;外围钢框架与核心筒之间采用刚性连接对于结构的抗震性能最有利.

法兰攻丝高强度螺栓连接攻丝板牙体强度理论研究

与传统高强度螺栓连接不同,法兰攻丝高强度螺栓连接中因为攻丝板的存在易造成因攻丝板厚度不足导致的牙体弯剪破坏,使得连接强度显著降低。为此,基于能量强度理论和攻丝板的几何特征,研究了不同角度下攻丝板牙体的复合受力和破坏特征,提出了最不利受力状态下攻丝板牙体复合受力分析模型,建立了基于弯剪破坏的攻丝板牙体强度理论公式。为充分发挥法兰攻丝高强度螺栓受拉连接强度,提出了基于高强度螺栓颈缩破坏的最小攻丝板厚度公式。通过建立法兰攻丝高强度螺栓受拉连接的精细化有限元分析模型,研究了不同攻丝板厚度下M16和M20等常见高强度螺栓连接的破坏形态、峰值承载力及变形等参数,最终确定的最小攻丝板厚度分别为14 mm和18 mm,与理论公式计算结果基本吻合,验证了公式的正确性,可供实际工程应用参考。

风力机塔筒顶升纠偏机理研究与应用

针对目前国内出现的多台问题风力机因基础混凝土风致疲劳损伤严重致塔筒倾斜严重而无法正常运行的工程事故,提出一种适用于风力机塔筒倾斜的基础环顶升纠偏方法,该方法简单、安全有效。基于塔筒倾斜摇摆机理,建立基于弯矩平衡原理的风力机塔筒顶升纠偏力学模型,提出纠偏最大顶升力的计算方法。经验证,湖南某风电场18#问题风力机塔筒顶升过程中实测最大顶升力与理论计算值基本一致。总结18#和10#风力机塔筒纠偏成功与失败的经验,建议纠偏时机应选择塔筒倾斜严重而出现摇摆状,纠偏前务必保证风力机基础的原始状态,切忌进行不必要的扰动,造成塔筒复位困难。同时,整个纠偏过程中应对基础环受力最大处进行位移和应变监控,以保证顶升过程的安全可控。通过对18#风力机纠偏加固后长达一年的定期检查结果表明,基于基础环顶升纠偏加固方案具有可行性,可广泛推广。

中车科技文化展示中心钢管桁架组合楼盖舒适度研究

以中车科技文化展示中心为工程背景,对大跨度钢管桁架组合楼盖开展了人致振动舒适度研究。采用SAP 2000对楼盖进行模态分析和各种不利工况作用下的动力响应分析,重点研究行走、跑步、跳跃、起立等激励下楼盖的动力时程响应,得到相应的竖向振动峰值加速度,并与选取的舒适度评价标准对比。研究表明:该楼盖结构的人致振动舒适度满足设计要求;在跳跃、跑步等有节奏运动激励下,楼盖的振动响应较大;激励荷载的高阶谐波分量能引起楼盖的共振;分析人致振动舒适度应考虑建筑功能划分。

某多层钢框架新型楼板设计实例分析

以某扩建工程为例,介绍了压型钢板+OSB板的建筑做法,深入分析了此类新型楼板的结构设计原则以及压型钢板的几何尺寸的优化确定方法,为今后多层钢框架压型钢板+OSB板新型楼板的工程设计提供了借鉴依据。

图解法进行循环应力水平等寿命转换

本文以图解法的形式将等寿命曲线和Goodman、Grber和Soderberg等等寿命模型联系起来,通过分析两者间的内在联系,结合具体的算例进行讲解。该方法既简单明了,又概念清晰,便于学生掌握,值得在教学中推广。

刚性模型测压试验的管路频率响应及修正

为获得刚性模型测压试验中模型表面的真实压力信号,需对经过管路系统后的信号进行修正。对6种不同长度的管路系统采用正弦激励的方法进行频响函数测试研究,采用测试结果对气动压力信号进行了修正,研究结果表明:随着测压管长度的增加,管路的频响函数的幅值呈现先放大后衰减的趋势,放大和衰减的转折点向低频移动,而所有管长的频响函数的相位均为衰减滞后;采用频响函数修正方法对管道畸变进行修正,修正后值与真值基本吻合,修正精度高。

信息化教学与管理在土木工程专业教学中的研究与应用

针对土木工程专业特点,通过建立以教师在线课堂视频教学为基础的网络信息化教学新模式,积极探索信息化教学过程中学生+授课教师+专业教师+教师督导的“四位一体”的评教管理体系,促进教师不断提升自我专业教学能力的同时,充分调动学生学习积极性,最大程度的发挥信息化教学和管理在土木工程专业课程教学中的优势和作用。

新形势下土木工程专业钢结构课程教学存在的问题及对策

随着我国钢结构建筑市场的发展,钢结构人才的需求日益增加.本文从教材选用、课程知识、实践教学和课程思政四个方面指出了当前高校钢结构课程教学存在的相关问题,并逐条给出了相应的教学改革对策,旨在为钢结构课程教学和人才培养提供有益参考.