瓮马铁路乌江特大桥设计关键技术研究

新建瓮马铁路乌江特大桥跨越两山之间深谷,地形复杂、设计难度大。为研究该桥梁方案,首先阐述了主桥的方案构思和结构设计,然后通过空间有限元软件对本桥进行静、动力仿真分析,总结了大跨铁路劲性骨架混凝土拱桥构造和受力特性。结果表明:主跨337 m上承式劲性骨架混凝土拱桥具有刚度大、徐变小、后期养护维修工作量小等优点,主拱圈采用小矢跨比设计,兼顾安全、经济、环保和美观,能够满足铁路桥梁跨越山区“V”形峡谷的要求;主拱圈由劲性钢管混凝土骨架外包C55无收缩混凝土构成,通过分层分段浇筑方案改善拱圈各构件的内力;拱上结合梁采用两片工字形钢与混凝土桥面板相结合的形式,钢梁栓焊结合,便于制造、运输和施工;拱座采用梯形断面扩大基础,基础开挖永临结合,有效降低施工风险;数值分析表明该桥结构的刚度、强度、稳定性均能满足规范要求,能够满足客货共线铁路的安全性和乘坐舒适性要求。可为其他山区铁路桥梁桥式研究提供参考。

反复荷载下圆钢管型钢再生混凝土组合柱恢复力模型研究

为建立圆钢管型钢再生混凝土组合柱的恢复力模型,对11根圆钢管型钢再生混凝土组合柱试件进行了低周反复荷载试验研究,考虑了再生骨料取代率、配钢率及钢管径厚比等不同设计参数的影响,分析了组合柱的地震破坏形态及滞回性能。基于组合柱的力学特征及曲线形状,提出了圆钢管型钢再生混凝土组合柱骨架曲线的三折线参数模型,采用理论推导与数据拟合的方法确定了组合柱骨架曲线的模型参数。在此基础上,给出了组合柱的滞回规则和卸载规律,构建了组合柱的恢复力模型,计算滞回曲线与试验滞回曲线吻合良好,表明该恢复力模型较好地反映了反复荷载下组合柱的受力特征点及滞回性能,可为此类组合柱的推广提供技术参考。

轻钢骨架水泥粉煤灰发泡墙板的抗震性能

针对轻钢轻混凝土组合墙板抗震性能的研究相对缺乏,同时为研究不同填料对轻钢骨架水泥粉煤灰发泡墙板抗震性能的影响规律,设计了3个不同填料的墙板进行低周往复水平荷载试验,探究了不同填料对墙板的抗震性能的影响。结果表明:不同填料配比墙板的破坏模式大致相同,墙板的整体性和抗震性能较好;在轻钢骨架水泥粉煤灰发泡墙板中掺入聚丙烯纤维和增加水泥用量可以有效地提高墙体的抗震性能和抗侧刚度,增强墙体的承载力和延性,同时还可以明显提高墙体的变形能力以及耗能能力。与对照组相比,掺加0.4%聚丙烯纤维或增加水泥用量至50.0%的墙板受剪承载力均提高了约54.0%,抗侧刚度分别提高了26.0%和15.0%,累计耗能分别提高了172.0%和86.0%。

大跨度超高钢骨梁关键施工技术

为满足大空间结构的质量和安全,通常会选用大跨度超高截面及钢-混凝土组合结构承担主要构件的受力,然而为满足现场大跨度超高结构的施工质量与安全,钢骨结构的节点深化连接与支撑安全等环节是首先需要解决的问题。在北京市城市规划设计研究院新建业务综合楼工程建设中,为解决多功能厅上部大跨度超限钢骨梁的安装与连接施工难题,合理优化超限钢骨的拼装连接节点,调整钢骨与钢筋的连接节点方式,更新关键施工技术等方法,大幅加快了大跨度超高钢骨梁的施工进度,节约了施工成本,保障了结构的质量与安全,可为类似项目提供参考。

高铁简支箱梁钢筋骨架电阻焊接工艺参数研究

研究目的:目前高铁简支箱梁的钢筋骨架制造主要依赖人工绑扎,效率低、成本高。为此,本文作者团队提出了简支箱梁钢筋骨架自动电阻焊接工艺,能够替代传统绑扎方法、提升制造效率、降低人力成本。但该焊接工艺会对钢筋造成一定损伤,在车辆荷载的反复作用下可能会导致产生焊接点疲劳问题。本文通过试验探究焊接工艺下不同焊接参数对钢筋骨架中十字焊接钢筋的静力拉伸性能和疲劳性能的影响,确定最优的焊接参数以保证钢筋骨架的性能。研究结论:(1)电阻焊接工艺制成的钢筋试件在静力拉伸试验和疲劳试验中破坏模式不同,前者以焊点处横向短钢筋脱离长钢筋的形式破坏,后者表现为纵向长钢筋在焊点处断裂;(2)焊接参数与试件的静力拉伸强度和疲劳寿命之间不是简单的线性关系,存在局部极值点;(3)综合考虑静力拉伸强度与疲劳寿命,N3组焊接参数表现最佳,其对应的电流有效值为11.5 kA,电流峰值为16.0 kA,电压为0.6 V,焊接时间为9个周波;(4)本研究成果可应用于高铁钢筋骨架的电阻点焊制造,推动简支箱梁的高效生产与发展。

页岩气田排污工况非金属复合管防腐适用性能评价

目的页岩气田场站金属排污管线腐蚀失效时有发生,亟须明确排污管线高矿化水-细菌-CO_(2)腐蚀环境下非金属复合管的防腐适用性能。方法开展纤维增强复合管、钢骨架复合管在模拟气田排污腐蚀工况下的加速老化实验,通过试样宏观微观形貌、表面邵氏硬度、红外光谱、氧化诱导以及环向拉伸力学测试,研究其耐腐蚀性能和损伤规律,再基于强度性能和时温等效原理构建寿命预测模型,评估其长期服役性能。结果两种非金属管试样宏观和微观形貌均未发现缺陷的产生;表面硬度无显著变化;红外光谱和氧化诱导分析发现材质存在分子链交联结构的破坏以及新的官能团羟基、羰基的引入。随着老化时间的延长,材料强度出现了明显的降低,且钢骨架复合管性能降低更显著。纤维增强复合管预测寿命可达到28年,钢骨架复合管预测寿命为23年。结论非金属管对排污工况介质均具有良好的耐腐蚀性能,随着服役时间的增大,管材的老化敏感性增加,主要体现在分子结构逐步出现降解、抗氧化能力和强度下降。纤维增强复合管对于页岩气田排污工况具有更好的适用性。

大截面复杂劲性混凝土结构钢骨架施工技术探讨

以北京大兴国际机场大截面复杂劲性混凝土结构施工为题,论文应用BIM深化模型和仿真模拟手段,重点分析大截面劲钢梁因主配筋密、作业空间狭小导致的安装难,梁柱节点处型钢和钢筋穿插避让难,梁柱箍筋及拉钩连接难等重难点问题。通过多方案比选和设计优化,解决了大截面复杂劲性混凝土结构钢骨架的施工难题,在保障工程质量的同时,提高了作业效率。

长大现浇箱梁整体钢筋骨架智能成型与吊装施工工艺技术研究

结合某绕城高速公路黄河特大桥项目中采用的超长移动模架+钢筋骨架智能成型及吊装施工技术,具体阐述钢筋智能成型胎架结构设计和优化措施,从钢筋绑扎、吊点加固、钢筋骨架入模后的质量检查三方面介绍钢筋智能成型胎架结构的加工与现场拼装工艺。

钢混结构上悬吊装饰性钢结构综合施工技术研究

中国医学科学院北区建设工程主要结构形式为框剪及框架结构,在体量一定的条件下,在既有钢筋混凝土结构上通过简易体系悬空安装钢结构体系是可行的。根据造型特点,通过荷载计算,在结构安全的前提下,确定出简单的、最为经济适用的骨架结构体系。在限定工况条件下,选用最为适合的施工方法完成钢结构安装施工。

大瑞铁路澜沧江大桥设计及关键技术研究

大瑞铁路澜沧江特大桥为双线铁路桥梁,大桥跨越澜沧江峡谷。结合桥位处的地质、地形及运输条件,经过方案比选,最终确定主桥结构为342 m上承式混凝土提篮拱桥,拱肋箱形混凝土截面由钢管混凝土桁架作为劲性骨架。围绕大桥的设计和施工技术开展一系列研究,采取梁-板单元模拟拱肋复合截面,对全桥进行静力、动力分析,确保全桥结构在列车活载、风荷载和地震荷载作用下受力安全;采取实体元建立拱肋内填外包钢管混凝土复合截面短柱模型,以全桥计算截面内力做外部荷载进行分级加载,最终确定拱肋拱顶复合截面受力安全系数为2.98,大于2.0;研发二次竖转的新型钢拱肋施工工艺,充分适应陡峭的地势,减少拱肋钢劲性骨架施工期间空中大悬臂状态时间。2022年7月22日,澜沧江大桥开通运营,围绕其开展的系列研究成果得以验证。研究成果中钢管混凝土参数体系与分析方法纳入《铁路桥梁钢管混凝土结构设计规范》;研发拱桥拱肋二次竖转施工新工艺,确保澜沧江大桥每岸质量2500 t的拱肋钢劲性骨架通过二次竖转实现合龙,为后期拱肋混凝土及桥面系的施工奠定基础。

装配式方钢管约束混凝土桥墩恢复力模型研究

采用ABAQUS通用有限元软件对装配式方钢管约束混凝土桥墩进行建模,计算了桥墩试件荷载-位移滞回曲线与骨架曲线特征值;以轴压比、长细比、约束系数、方钢管屈服强度、混凝土强度、钢管嵌入深度与桥墩边长比、嵌套钢管直径与桥墩边长比、嵌套钢管厚度与桥墩边长比为拓展参数,研究各参数对装配式方钢管约束混凝土桥墩荷载-位移骨架曲线的影响规律;借鉴钢管约束钢筋混凝土柱的计算框架,拟合得出装配式方钢管约束混凝土桥墩各特征值(弹性刚度、水平荷载峰值、峰值荷载位移与下降段刚度)的计算公式;该计算公式与有限元分析结果吻合良好,有限元分析值与公式计算值之比的平均值为1.004~1.035,均方差为0.133~0.162;选取实际工程对算法进行实例验证,计算结果与有限元数值吻合良好。

建筑幕墙外立面多格栅造型速装技术研究与应用

建筑装饰领域中,玻璃幕墙在铝合金格栅装饰造型安装施工中,运用良好的施工工艺,控制施工质量,可以更好地体现出装饰美感。文章对建筑幕墙外立面多格栅造型速装的方式及关键施工技术进行研究,可以减少龙骨材料用量,优化格栅安装工艺。介绍了基层骨架和铝格栅条板施工的质量安全控制措施,确保玻璃幕墙达到外型美观,保证质量,节约材料的多重效果。

大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥施工关键技术

我国钢管混凝土劲性骨架拱桥建造技术不断取得创新突破,对世界拱桥建设产生了深远影响。为掌握该桥型最新发展动态,探究其跨径不断突破背后的技术创新,文章对大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥施工重难点及关键技术进行了总结。大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥在施工中存在劲性骨架拼装难度大、管内混凝土泵送困难、外包混凝土浇筑风险高及养护困难等问题;从拱座、劲性骨架、管内及外包混凝土、墩台、主梁等施工过程提出了大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的施工要点。针对关键施工工序,明确了对应的质量控制措施,为大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的高质量施工提供指导;对于更大跨度的钢管混凝土劲性骨架拱桥建造,展望了钢骨架自动化焊接、大体积混凝土自生变形控制、施工期多参数监控等新技术的应用前景。

管片钢筋骨架外弧面尺寸检测系统的研制与应用

传统管片钢筋骨架的质检多数采用人工测量完成,不同人员对测量工具使用的熟练度不同导致最终结果参差不齐。研制了一套基于高精度激光三维轮廓测量仪的钢筋骨架外形尺寸自动检测系统,该系统由检测桁架及轨道小车、电气系统、激光三维轮廓测量仪和上位机软件构成。检测系统工作流程:将钢筋骨架放置在轨道小车上,轨道小车自动运行进入检测工位,测量仪扫描采集点云数据,系统自动处理数据、完成检测数据可视化。检测系统明显提高了钢筋骨架的检测精度和检测速度,同时可根据检测数据生成判定结果,有利于加强管片钢筋骨架的生产质量管控。

预埋角钢连接件装配式梁板节点抗震性能试验研究

为提升预埋角钢连接件装配式梁板节点抗震性能,文中对现浇梁板及预埋角钢连接件装配式梁板节点的刚度退化性能、骨架曲线、延性性能及耗散性能进行试验研究。结果表明,现浇梁板节点构件的初始刚度值为16.8 kN/mm,高于预埋角钢连接件装配式梁板构件仅15.4 kN/mm,降幅为8.3%。现浇梁板与预埋角钢连接件装配式梁板节点耗散能-位移曲线均表现为阶梯式递增的变化规律,现浇梁板节点构件最终的累计耗散能值为12559 kN·mm,高于预埋角钢连接件装配式梁板构件仅为11620 kN·mm,降幅为7.5%。现浇梁板节点构件的峰值荷载为123 kN,预埋角钢连接件装配式梁板构件的峰值荷载为105 kN,降幅为14.6%。预埋角钢连接件装配式梁板节点构件的延性性能较好,承载性能及抗变形能力略低。

Dassault 3D EXPERIENCE在公路钢-混组合梁BIM建模中的应用

为解决常规中小跨径钢-混组合梁BIM模型难以适应空间曲线变化的难点,依托明村至董家口公路工程中的55 m钢-混组合梁,基于“骨架-模板”的建模思想,借助Dassault 3D EXPERIENCE的Engineering Temple功能模块和内嵌EKL语言,从骨架、模板及实例化三个方面对Dassault 3D EXPERIENCE在钢-混组合梁建模中的应用进行研究,探索出一种参数化智能建模技术路线。研究表明,EKL语言与软件二次开发功能实现构件的批量实例化,验证“骨架-模板”建模方法在桥梁工程中的适用性和通用性。这种建模方法符合设计习惯,可实现骨架线修改后模型联动修改,随时调整细部构造,提高钢结构桥梁的BIM设计效率。研究结果表明,基于该模型进行碰撞检查、方案优化、可视化交底、施工工艺模拟等BIM技术应用,可减少设计变更,提升设计服务水平,缩短工期,保障项目的顺利推进。

波形钢板剪力墙受剪等效计算模型研究

采用理论分析和数值模拟相结合的方式,提出适用于波形钢板剪力墙弹性分析和弹塑性分析的等效计算模型:基于初始刚度等效原则,提出精细化模型与等效模型初始刚度比的概念,依靠初始刚度比修正等效模型的材料属性,将波形钢板剪力墙弹性等效模型的设计转化为初始刚度比计算公式的设计;结合数值模拟将波形钢板墙弹塑性等效模型的设计转化为波形钢板剪力墙弹塑性骨架曲线的设计,并拟合出骨架曲线相关参数设计公式,给出波形钢板剪力墙弹塑性等效模型的设计理论。

装配式钢结构建筑抗震性能研究

文中主要对低周反复加载条件下装配式钢结构滞回曲线、位移时程响应以及骨架曲线进行分析,并利用有限元模型分析了柱距以及桁架跨度对结构最大层间位移的影响。结果表明,装配式钢结构的水平荷载随着位移的增加呈现先近似线性增加后降低的趋势,承受的荷载最大值为110kN。随着柱距的增加以及桁架跨度的增加,装配式钢结构各个方向的层间最大位移不断增加。当柱距从6.5m增加至8.5m,X向层间最大位移提升了28.2%,Y向层间最大位移提升了51.5%,Z向层间最大位移提升了32%;当桁架跨度从10m增加至20m,X向层间最大位移提升了34.3%,Y向层间最大位移提升了46.4%,Z向层间最大位移提升了41.4%。

大跨度斜拱曲梁多重组合桥梁原理和应用实践

以广州市海心桥为例,阐述大跨度斜拱曲梁多重组合结构设计原理、构造特点和关键技术。其中钢-混凝土组合空间拱肋、UHPC包裹钢箱混凝土组合拱肋、劲性骨架组合承台、型钢混凝土组合抗推桩和骑跨式组合桥台等创新构造均满足了使用、景观、受力和耐久性等需要。通过分析比较和实践应用,验证了多重组合具有较好的力学特性和使用性能,使该桥成为目前世界上跨度最大、桥面最宽的斜拱曲梁跨江景观人行桥。

高层建筑钢结构设计及减震性能分析

使用某高层建筑作为工程研究实例,设计高层建筑钢结构并且分析该结构的减震性能。确定研究区域具体地质情况与设计标准后,从外钢框架、核心筒外部支撑筒两个方面设计钢结构,同时为提升钢结构的减震性能,在钢结构上布置屈曲约束支撑。使用有限元软件风险并计算两种不同地震波之下钢结构水平荷载、位移变化以及应力分布。试验分析结果显示,使用屈曲约束支撑的建筑钢结构骨架曲线斜率更大,证明该结构承载力与切线刚度,由于钢结构底层初始刚度较高,能够实现减震,从有限元模拟结果来看使用屈曲约束支撑能够降低钢结构的塑性变形情况,提升结构应力,能够增加高层建筑钢结构的减震性能。