An experimental study of in-plane arch-shaped dampers

As an effort to minimize material utilization, seismic steel dampers designed to deform inelastically in an in-plane flexural mode have attracted serious attention recently. This paper presents a new type of metallic yielding damper referred to as the in-plane arch-shaped damper modified from its portal frame-shaped counterpart by replacing the straight beam with a circular arch to minimize the effects of stress concentration and warping, and therefore to avoid premature failure. Component tests of both the portal frame-shaped and arch-shaped in-plane dampers were conducted for comparison. Hysteresis loops obtained from the component tests under cyclic loads indicate substantial improvement on the energydissipative characteristics of the proposed damper. Moreover, seismic performance assessment of the proposed damper was carried out further via shaking table tests of a five-story model frame. Encouraging results have been achieved in terms of acceleration reduction, damping enhancement and peak suppression of the frequency response functions, suggesting the potential of the proposed device to be used in earthquake-resisting systems.

外包钢壳混凝土拱形桥塔节段拼装几何姿态预测研究

赣州市集结大桥主桥为外包钢壳混凝土拱形桥塔斜拉桥,为确保钢混组合拱形桥塔节段拼装精准合龙,采用MIDAS Civil软件建立拱形桥塔空间几何模型,分析外包钢壳和混凝土湿重对桥塔变形的影响,采用切线初始位移法对桥塔施工阶段位移进行预测,通过求解制造线形对桥塔待拼装节段进行预偏修正,并与实测数据进行对比。结果表明:外包钢壳能显著减小桥塔变形;施工阶段桥塔变形主要由混凝土湿重引起,临时支撑能有效减小混凝土浇筑产生的横向变形。基于切线初始位移法的几何姿态预测方法能有效预测桥塔拼装全过程几何姿态,实测成桥阶段桥塔各节段最大偏位为6 mm,小于施工控制要求,具有较高的实施精度,可保证成桥状态下桥塔几何姿态的准确性。

基于大跨度拱棚湍流结构演化的棚型优化

大跨度拱棚在园艺设施中应用日益广泛,跨度、高度增加会加大棚内空间,但风温性能与时空演化更为复杂。为探明大跨度拱棚湍流结构演化规律并进行棚型优化,该研究以生产中常用的20 m跨度宜机化拱棚为主要对象,建立融合设施结构与番茄植株气动特征的多场耦合仿真分析模型,并开展示范工程应用。结果表明:大跨度拱棚存在湍流现象,断面涡流多呈双旋涡特征;棚的脊高越低,温度、气流分布均匀性越差,通风效率虽较高但换气率较低;风温分布均匀性会伴随拱棚高度增加变优,但太高时因热压通风演化为主通风方式,风压通风效能会明显下降;针对20 m大跨度拱棚,脊高6.0~6.5 m时构型较优,兼顾经济性、安全性等因素脊高取6.0 m更优。通过示范工程验证了模型的可靠性,为同类园艺设施结构构型优化提供了高效可靠手段。

公路隧道箱型预制仰拱变形破坏的模型试验研究

基于自主设计的新型箱型预制仰拱结构,采用室内物理模型试验,结合数字照相量测技术,研究该箱型预制仰拱的力学特性及破坏模式,通过数值模拟研究实际工况中衬砌与仰拱共同作用的受力规律.结果表明:竖向荷载作用下产生的拉张效应是预制仰拱裂纹产生及发展的主要原因,水平压力对预制仰拱的裂纹发展作用不明显.预制块接缝处以及各个预制块中柱转角处是预制仰拱结构的最薄弱部位,接缝处和转角处影响预制仰拱结构的安全.预制仰拱位移变化关于中轴部位呈对称分布,位移由大到小依次为中间预制块、左1预制块、左2预制块、左3预制块.箱型预制仰拱破坏可以分为加载压密、弹塑性变形和塑性破坏3个阶段.当仰拱与衬砌共同作用时,仰拱的上部主要承受拉应力,仰拱的下部主要承受压应力.试验结果表明,所设计仰拱结构具有良好的受力性能.

拱坝体形参数化设计与体形智能优化研究

拱坝体形设计需考虑多个复杂因素,如坝址河谷形状、工程地质条件、区域地震烈度、枢纽布置和泄洪方式等,是一个典型的复杂优化问题。提出了一种通用的拱坝体形参数化设计方法,可统一描述抛物线、双曲线等各类形式的拱坝。采用固定拱端位置,调整拱冠梁位置、形状、拱厚等来驱动拱坝体形变化,实现拱坝自动化建模和有限元应力变形计算。将拱坝体积最小作为优化目标,在几何、应力、稳定等约束下,进行拱坝体形智能优化。采用该方法进行某高拱坝的体形优化,优化效率高、优化效果明显,优化体形的拱坝坝体应力、建基面等效应力等均满足规范要求,柔度系数和应力水平也符合经验建议指标。

异型单肋双索面人行钢拱桥吊杆张拉方案研究

为实现异型人行拱桥梁施工各阶段合理受力状态,需探索合理的吊杆张拉方案。以云溪桥-异型单肋双索面人行钢拱桥为研究对象,根据桥梁自身特点确定出吊杆张拉方案的合理性原则和多种吊杆张拉方案,建立桥梁有限元模型进行桥梁施工阶段分析,采用正装迭代法得到各施工阶段的吊杆张拉控制力,探讨多种吊杆张拉方案对桥梁主要构件施工阶段受力及变形的影响。结果表明:从拱肋受力与变形角度来看,从两边拱脚向中间拱顶顺序张拉吊杆方案对桥梁结构更有利;初始张拉双根吊杆措施更适合从中间拱顶向两边拱脚顺序张拉吊杆;同时张拉内外侧吊杆比先张拉外侧吊杆后张拉内侧吊杆更有利于拱肋、主梁受力与变形;双批次先外侧后内侧张拉吊杆使主要受力构件应力及变形峰值更小、变化过渡更为平缓,优于单批次内外侧同时张拉吊杆方案。桥梁内侧吊杆设计索力较小,不宜分批次张拉,外侧吊杆设计索力稍大,可进行二批次吊杆张拉。

不同牙弓形态和第二前磨牙缺失对上颌磨牙远移中支抗的影响

背景:无托槽隐形矫治中磨牙远移产生的反作用力会导致支抗牙移位,即支抗丢失。有关牙弓形态和第二前磨牙缺失对支抗的影响尚未见报道。目的:运用有限元分析法研究牙弓形态和第二前磨牙缺失对上颌磨牙远移支抗控制的影响。方法:选取1名成年男性锥形束CT数据,建立上颌骨-上牙列-牙周膜-矩形附件-隐形矫治器模型,双侧上颌第二磨牙设计0.25 mm的远移量,首先,根据第二前磨牙是否缺失分为双侧缺失组与双侧存在组;然后,根据牙弓形态再分为尖圆形、卵圆形、方圆形安氏Ⅱ^(1)和方圆形安氏Ⅱ^(2)牙弓组,共计8组模型。在Ansys软件中计算各组模型支抗牙的位移及牙周膜应力分布。结果与结论:①无托槽隐形矫治器远移上颌第二磨牙后,第一磨牙和前磨牙出现近中倾斜伴伸长,前牙唇倾伴压低;②双侧第二前磨牙缺失后,各组模型第一磨牙前移量明显上升,而第一前磨牙和前牙前移量均减少;方圆形安氏Ⅱ^(1)牙弓组的前牙唇倾量最少,尖圆形牙弓最多,卵圆形牙弓组与尖圆形牙弓组差异不明显,方圆形安氏Ⅱ^(2)牙弓组略高于方圆形安氏Ⅱ^(1)牙弓组;③各组支抗牙牙周膜应力均集中于牙颈部和根尖区,方圆形牙弓组的牙周膜应力水平最低,相较其他组,方圆形牙弓组前牙牙周膜唇侧颈部应力亦明显缓解;④结果提示,方圆形牙弓在前牙支抗控制以及牙周膜应力分布方面更有利,安氏Ⅱ^(2)牙弓病例设计前牙唇倾时若配合磨牙远移可增加唇倾效率,磨牙远移时若第二前磨牙缺失不利于缺牙区空间的打开。

基于索力和振动特性监测的多跨空间异型刚梁柔拱组合桥梁安全韧性分析

对多跨空间异型刚梁柔拱组合体系无推力拱桥进行有限元建模分析,基于振动法对吊杆索力进行检测,通过理论索力与实测索力的对比,分析该类复杂结构桥梁索力的受力规律。同时,基于历年桥梁索力检测结果,研究索力随外部荷载改变时的变化特征,对桥梁索力在长期运营状态下的健康状态进行安全韧性分析。通过测试桥梁的自振特性,分析桥梁结构整体性能,为评价桥梁工作状况提供依据。

颧骨颧弓区射频溶脂辅助吸脂联合局部脂肪填充行面部轮廓重塑

目的:探讨在面部审美设计基础上采用颧骨、颧弓区域射频溶脂联合吸脂在面部轮廓塑形中的重要作用。方法:2021年1月-2022年1月,笔者对76例颧骨及颧弓区域明显凸起的女性就医者,首先进行面部审美设计,用“先吸脂后填充”的方式,即先用射频设备对颧骨及颧弓区域皮下脂肪进行溶脂操作,随后进行脂肪抽吸,最后对额部、中面部、颞区、颊区凹陷进行多部位的脂肪填充。结果:本组76例就医者,颧骨及颧弓区域吸脂量(5.5±2.4)ml,其中71例行一次填充术,5例行二次填充术,就医者满意率达90.7%,所有患者均未发生严重并发症。结论:在面部审美设计的基础上,颧骨及颧弓区域明显凸起者,可利用面部“加减法”技术联合局部射频溶脂处理,进行面部轮廓塑形,满意率高,并发症发生率低,临床上可借鉴。

基于参数分类迭代的拱坝体形优化方法及应用

为简化拱坝优化的算法和提升效率,进一步改善拱坝的综合性能,本文首先研究了拱坝不同类型的体形参数对拱坝受力及体积的不同影响,根据其影响特性和程度将拱坝体形参数分为厚度和曲率半径两类;然后,利用拱坝应力和体积对两类参数的不同敏感性,提出了分类迭代算法,实现了坝体体积在坝体应力满足设计规范要求条件下的快速下降。在通过优化算法得到的拱坝体形基础上,根据实际工程需求进一步实施调整,获得多个功能目标得到改善的最终体形。该“算法”+“工程经验”的拱坝体形优化方案成功应用于金沙江叶巴滩拱坝,获得了技施阶段基本体形体积相对招标阶段减少9.3万m^(3),坝体受力、变形及适应性等各项指标均同步改善的良好成果。

拱形空腹连续梁桥结构多尺度分析研究

拱形空腹连续梁桥,作为拱桥和连续梁桥组合而成的一种新型桥型,结合了梁桥与拱桥的特点,结构造型美观,线形优美,与周边景观及场地适应性较好,在现代城市景观桥梁中具有较大的应用空间。拱形连续梁桥主墩V形段结构复杂,尤其梁拱结合三角区横梁的构造形式和受力特征复杂,基于杆系有限元的结构整体分析难以准确计算其应力分布,往往还需要进行更细致的实体有限元分析。本文先用杆系有限元法对桥梁结构进行整体分析,再用实体有限元法对梁拱结合三角区横梁进行局部分析,通过采用整体和局部结合的多尺度分析方法,对拱形空腹连续梁桥结构进行详细检算,为拱形连续梁桥设计优化提供依据,对该类型的桥梁结构设计具有一定的借鉴意义。

宽幅下承式空间多索面异型系杆拱桥设计关键技术

以外秦淮河大桥为工程背景,采用Midas Civil对该异型拱桥进行仿真模拟,首先探讨了不同主梁刚度、拱肋刚度两个参数条件下的拱桥结构受力性能影响规律;其次考虑异型拱桥结构最不利情况,进行了强度、刚度验算分析;另外计算了桥梁结构前五阶振型及自振频率,分析了其动力特性;最后针对拱肋可能会发生的失稳情况,进行了拱肋稳定性设计分析.结果表明:主梁与拱肋的变形、应力均满足设计要求;在10%~20%范围内改变主梁、拱肋结构刚度对结构受力影响较小,外秦淮河大桥作为城市交通景观桥梁,主梁与拱肋构造设计仍有一定的优化空间;桥梁前5阶的自振频率在0.49~1.25 Hz之间,动力性能较好,为抗震设计提供了参考;该异型拱桥结构具有较好的稳定性能.

拱形隔离桩对软土深基坑邻边建筑物的变形隔离效果实测分析

结合上海市密集城区某深基坑工程项目,针对采用拱形隔离桩对邻边老旧砖混建筑物进行保护的问题,采用实时监测手段对基坑围护桩、拱形隔离桩、砖混建筑物的变形规律进行全过程分析,对浅基础砖混结构的安全状态及拱形排桩的隔离效果进行评价。结果表明:①浅基础砖混建筑物的保护标准,应考虑建筑物的既有变形影响,并以附加沉降、整体倾斜、相对挠曲度等指标进行合理确定;②不同基坑部位及不同开挖工况下的隔离效果存在显著差异。其中,基坑中部的隔离效果高于南北两侧角部,最高可达63.23%;浅层开挖的隔离效果高于深层开挖,最后一层开挖较首层开挖的隔离效果高出10%~17%;③总体上软土地层拱形隔离桩的隔离效果可达40%~60%,邻近房屋累计最大变形仅3.65 mm,有效保护了建筑物的安全。研究成果对深基坑设计施工中合理考虑隔离桩的隔离效果具有参考价值。

长江漫滩区深大异形基坑施工对紧邻特大型桥梁影响及变形控制研究

随着地下空间资源的开发利用,越来越多深基坑呈现出开挖深、规模大、形状不规则等特点,其支护结构设计复杂,施工难度大,具有明显的空间效应。笔者等以南京地铁某基坑工程为例,分析基坑施工对邻近桥梁的影响。其场区位于长江下游漫滩相二元结构地层分布地段,上部软土层厚度大,下部承压含水层地下水位高、水量丰富,地质条件复杂,该基坑为典型的深大异形基坑,距离某大桥的双曲拱引桥仅为7.2 m,由于之前桥梁已遭受其他地下工程施工产生的较大变形,所以后续工程对其影响变形控制要求极高。为此,该车站基坑支护结构设计基于地下空间实际功能采用设置分隔墙分区开挖及MJS超深工法墙综合变形控制方案。笔者等通过有限元数值模拟计算,开展复杂环境下基坑开挖引起的围护结构及桥梁桩基的变形预测分析,计算结果显示,该深大狭长异形基坑开挖对邻近桥梁沉降变形影响显著,通过设置分隔墙分区开挖及MJS工法墙进行变形控制,能够较好地控制基坑的空间效应,减少“长边效应”、“异形效应”等对桥梁沉降变形的影响。通过现场基坑开挖过程实际监测结果,验证这一综合变形控制方案的可行性。该研究成果对于类似复杂地质条件下深大狭长异形基坑的支护及施工设计具有很好的借鉴意义。

基于AHM-TOPSIS法的空间Y形钢箱拱桥拱肋吊装方案比选

将属性层次分析法与TOPSIS法相结合,可考虑不同评价指标的权重,提高评价的科学性和客观性,充分利用属性层次模型(AHM)的优点,避免TOPSIS法中权重分配可能出现的主观性影响。泾河大桥的拱圈分为独拱段和双拱段,拱圈在空间上呈Y字形。针对Y形主、副拱肋缆索吊装问题,开展了主、副拱分开吊装及同时吊装2种拱肋吊装方案研究,基于AHM-TOPSIS法对空间Y形钢箱拱桥2种吊装方案进行比较,通过桥梁有限元计算,模拟分析2种吊装方案,分别得到对应吊装方案对桥梁应力、结构稳定性等方面的影响,对比选出最佳施工方案,主、副拱分开吊装有明显优越性。

上承式系杆葵形拱设计

浙江台州市新港大桥为上承式系杆葵形拱桥。以该桥为实例,系统介绍了葵形拱桥的设计特点,通过总体设计和结构分析,拟定桥梁的主要参数和结构形式,并结合施工工况制定施工方案。模型计算表明,该桥的承载能力和裂缝宽度均符合现行规范要求。可为类似工程的建设提供有益的参考和借鉴。

装配式全栓接超大跨拱桥建造精准控制理论与关键技术

乌江特大桥作为目前世界最大跨度上承式钢管混凝土拱桥,建设过程中受温差、风场环境、地形和环节多等因素的影响,在变形控制、施工稳定性、运输安装及体系转换耦合受力等方面面临着巨大的挑战,同时也提出了更高精度的施工控制要求。大桥采用拱-柱-梁全固结、全栓接无支座整体式受力体系的设计方案,给大桥建设带来了全新的挑战。基于此,本研究从柱梁制造线形计算方法、制造线形控制、高空安装毫米精度控制等方面全面攻关,提出了全过程最优原形成拱和拱上结构栓接精准控制理论,以及精细化的拱桥原形预拼制造技术、原形复位安装控制技术以及全固结栓接安装技术,减少高空作业时间,实现了大跨拱桥建造控制精度从厘米级到毫米级的突破,为大跨拱桥向工业化、装配化发展奠定了基础。

乡村内生型传统公共营建活动的空间与社会意义:基于木拱廊桥营建的民族志观察

当今乡村介入式的发展模式面临不可持续性问题,向内生型发展模式转型成为迫切需求。笔者借助人类学民族志的方法,观察了一场内生力量主导的乡村公共营建活动,并基于公共空间理论揭示出乡村内生型营建活动不仅在空间层面上优化了聚落环境,也在社会意义上建构了乡村内部的运行秩序。本研究为构建乡村内生型发展模式提供了理论支持。

基于不同涡黏模型的三心拱巷道风流数值模拟研究

为了研究不同湍流模型在预测U形钢支护三心拱巷道截面风速分布的差异性,选取相同边界条件下风洞实测风速与基于标准k-epsilon模型、标准k-omega模型、Spalart-Allmaras模型等3种湍流模型的仿真风速进行比较。结果表明,上述3种湍流模型均能大致描述巷道风流特征,巷道截面处风速实测值与仿真值的绝对误差与入口风速呈正相关关系,与壁面距离呈负相关关系;以绝对误差平均值和均方根误差为评判准则,标准k-epsilon模型在模拟巷道风速时与现场实测风速数据的拟合度较高,Spalart-Allmaras模型次之,标准k-omega模型拟合度较低。

多拱肋异型系杆钢拱桥静载试验分析

以多拱肋异型系杆钢拱桥为工程背景,从有限元计算分析、控制断面选取、测试内容及测点布置、试验加载工况确定等方面详细阐述了复杂结构桥梁静载试验方法和过程。在各试验工况加载下,对控制断面的应变、变形、吊杆索力进行测试,并与理论计算值进行比较分析。结果表明:现场实测值与理论计算值吻合较好,且均小于理论计算值,该异型系杆钢拱桥结构具有足够的强度和刚度安全储备,满足设计要求,所得结论可作为桥梁承载能力评定的依据。