机场大跨度空间钢结构拆建方案模拟优化与监测技术研究

以南充机场大跨度空间钢结构为例,基于MIDAS有限元软件,建立仿真分析模型,进行施工全过程模拟仿真计算分析,得到影响结构施工安全的应力、应力和变形等关键因素;并根据计算结果优化方案,指导拆装、加固和施工全过程;然后运用智能监测技术,实现数据实时监测与预警。结果表明:通过拆除与加固施工优化及设计,直接降低加固量约50%;施工全过程仿真模拟结合智能监测技术,可有效提高机场大跨度钢结构施工的安全性。研究成果对机场大跨度空间钢结构施工安全及方案优化具有一定的参考作用。

无铰索-拱复合结构设计与力学性能分析

无铰拱因构造简单、稳定性好而应用广泛,在裸拱上引入预应力形成的索-拱结构可进一步优化结构效能,但现有研究大多针对有铰拱,从而限制了无铰索-拱结构的推广应用。基于无铰拱在均布荷载作用下的弯矩分布规律,利用等效荷载法研究了无铰索-拱结构的预应力设计方法,并对比分析了无铰索-拱与无铰拱的力学性能;针对索-拱结构拱脚弯矩增大幅度较大的现象,提出了先铰支后固支与反向修正制造线形的施工方式;通过对比分析先铰支后固支无铰索-拱结构与对应裸拱结构的静力性能,厘清了预应力对无铰拱的内力优化规律,发现无铰索-拱结构的预应力主要优化了结构在恒载作用下的弯矩,且结构在半跨荷载作用下的稳定性远低于全跨荷载。

焊接缺陷对超大跨拱桥钢管拱肋力学性能的影响

超大跨拱桥钢管拱肋本身对温度比较敏感,且误差累积效应明显,因此拱肋在焊接施工过程中的焊接缺陷对结构性能产生的不利影响十分突出,甚至威胁结构安全性。为研究焊接缺陷对超大跨拱桥钢管拱肋整体力学性能的影响,采用ANSYS有限元软件分析了拱肋钢管焊接残余变形大小与分布,并引入结构整体分析中,得到了焊接残余变形对整体结构的影响规律,并从拱肋焊接制造方面提出了减小焊接变形的具体措施。结果表明:钢管-钢管对接焊接沿轴向焊接残余变形最大,为1.26×10-3 m;焊接缺陷使拱肋最大节点变形与最大杆件内力分别增大34.6%和22.9%;提出的施工措施对类似500 m级拱桥工程减小焊接变形具有一定的指导作用。

某跨海大桥钢箱梁临时存放过程中破坏机理分析及加固措施研究

针对薄壁钢箱梁临时存放过程中产生的局部变形破坏,以某跨海大桥钢箱梁临时存放过程中产生的局部变形为背景,采用现场检测、有限元法与理论分析相结合的方式研究破坏产生的原因,并提出可靠的局部变形修复方案。结果表明:钢箱梁发生局部变形破坏的主要原因为支座位置设置不当,其引起的变形主要集中在支座范围内;提出采用梁端多点支撑、局部增强横隔板支撑,局部割除、更换变形部件的修复措施,实现了钢箱梁临时存放引起的局部变形破坏修复,修复效果较好。

弦支穹顶结构三维等效摩擦单元研究

弦支穹顶作为一种新型复合空间结构形式,因结构效能高、施工方便而在大跨空间结构中应用广泛.但张拉环索时不可避免存在预应力摩擦损失,降低了结构的承载性能.针对索撑节点处的滑移摩擦现象,从摩擦在结构中的精确模拟方面开展了研究.基于弹塑性力学和有限元理论,提出一种适用于弦支穹顶结构的三维等效摩擦单元,建立该单元的有限元分析格式,并组装到结构的整体刚度矩阵和荷载列阵中,模拟撑杆下节点带摩擦的滑移过程.通过对比理论推导、数值计算与张拉试验结果,验证了该摩擦单元的适用性,实现弦支穹顶结构考虑摩擦损失的有限元分析.