“上海中心”深大圆形基坑的设计计算方法研究

圆形基坑受力具有明显的空间效应,支护体系的竖向抗弯刚度与环向抗压刚度决定了基坑的受力性状和传力路径。采用考虑圆拱效应的平面弹性地基梁法和三维弹性地基板法,对"上海中心"深大圆形基坑进行了计算分析,计算中考虑了地墙接头形式、支撑体系刚度等对基坑环向刚度的影响,计算与工程实测较为一致。经工程应用表明,圆形基坑设计中宜结合采用两种计算方法以确保计算结果的合理性。另外,在圆形基坑设计分析时应综合考虑各种因素,合理分析支护体系的环向刚度和传力路径,确保基坑环向和竖向两个受力体系的安全稳定。

钢拱架应力反分析隧道初期支护力学性能的研究

适时分析软弱破碎围岩段衬砌结构的内力状态是隧道动态施工中的关键性问题之一,对判断隧道施工安全状态和评价支护结构稳定性具有重要意义。考虑钢拱架已作为软弱围岩段公路隧道初期支护的重要形式,现通过分析隧道施工现场钢拱架支护的自身特点和受力特性,建立含有钢拱架和喷射混凝土的隧道复合初期支护的地基曲梁力学模型。然后运用地基曲梁相关理论,通过现场监测的钢拱架应力推求出隧道复合初期支护内力解析式,从而迅速得到隧道支护结构的应力集中部位。最后,经由台阶法施工的隧道工程实例运用表明,基于实测钢拱架应力求解隧道初期支护内力的解析研究是分析软弱破碎围岩段隧道支护力学性能的一种新方式,并能及时有效地为隧道现场施工安全提供直观、可靠的力学依据和技术支持。

圆拱结构平面外稳定分析方法

为研究圆拱结构的平面外稳定问题,根据其与圆曲梁变形的相关性,首先考虑二阶弯矩效应建立了圆曲梁平衡方程,结合圆曲梁几何方程和物理方程,推导了考虑大位移的自由扭转圆曲梁的挠度控制方程和扭转角控制方程,分别给出了圆曲梁的挠度和扭转角的解析解一般格式及相应简化格式,同时获得了圆曲梁变形和内力表达式;在此基础上,提出了圆拱结构平面外分岔失稳和极值点失稳的分析方法;计算了4种圆拱结构的平面外分岔失稳临界荷载系数及失稳模态,并与文献模型作对比分析;根据4种圆拱结构的荷载-位移曲线进行了极值点失稳分析.研究结果表明:采用本文模型计算的两端铰支圆拱平面外分岔失稳临界荷载系数与文献模型结果相差为0,而且可以得到工程中常用但鲜有人研究的跨中单铰拱及两端插支拱的平面外分岔失稳临界荷载;各类圆拱在面内均布径向荷载作用下的平面外分岔失稳模态均为单波对称;圆拱径向荷载的存在不改变圆拱面外荷载位移曲线的线性特征,却降低了面外抗弯刚度,当径向荷载达到某一值时,面外抗弯刚度为0,则发生面外失稳.

预应力曲杆的Cosserat动力学模型

为了更方便地使用Cosserat杆模型对各种细长结构进行动力学建模,在该杆模型的框架下通过引入描述固连在杆横截面随其一起运动的初始变形、初始横截面转动以及横截面间的初始接触力和力矩等变量,建立了考虑预应力的细长曲杆的Cosserat动力学模型.在得到的模型的框架下,基于相应的物理假设,从数学演绎的角度推导了桥梁建设中广泛应用的具有初始垂度的拉索以及圆拱梁的动力学方程,结果与文献中采用其他方法得到的相应的动力学方程一致.由于Cosserat理论采用了精确的几何构形,这里导出的细长预应力曲杆动力学模型不仅保留了所有的几何非线性特征,而且具有很好的普适性,通过它可以容易地导出实际工程问题中细长结构的非线性动力学模型.

南通市体育会展中心环梁基础方案设计

简要总结了巨大水平推力作用下基础的形式,通过有限元计算,证明环梁基础是承受巨大水平推力的一种有效结构形式,土的侧阻力对减小环梁位移和均匀内力分布起重要的作用,考虑土的侧阻力后拉杆的作用较小,可以不设或作为安全储备。

某大跨度拱结构环梁基础设计分析

某体育场是目前国内跨度最大的开闭式结构,其屋盖采用拱支单层网壳钢管结构,通过拱脚支座将上部荷载传递至基础,基础采用整体式环梁加预应力管桩承台的形式,预应力管桩承受竖向荷载,环梁承受水平荷载并且协调上部结构水平方向的变形。文中介绍了环梁基础的截面选取、配筋设计及应用有限元方法的受力分析,并结合施工过程中的环梁侧土应力现场监测数据,对环梁基础抵抗大跨度拱结构上部传来的水平荷载的性能进行了研究,探讨了梁侧回填土压力对环梁基础受力的贡献。研究表明,回填土压力的作用受到诸多因素的影响,表现出较大的离散性,回填土的侧阻力能够优化环梁基础的受力性能,但在控制较小位移的前提下作用有限,环梁基础作为一种自平衡体系,是抵抗上部结构巨大水平推力的一种有效的结构形式。

直接弹性抗力法及其在隧道初期支护结构计算中的应用

为更加直观地证明隧道初期支护具有单独承载能力的事实,提出直接弹性抗力法原理。直接弹性抗力法以拱(圆曲梁)和弹性地基拱(弹性地基圆曲梁)2段函数分别反映拱部支护结构脱离围岩以及侧壁支护结构压向围岩2段结构的内力及位移,能极大地简化计算过程,较为真实地反映隧道支护结构的应力状态;并结合链杆支座拱、铰支座拱模型,分别模拟实际施工的无分布锚杆影响、有分布锚杆影响但锚杆无切向力、有分布锚杆影响且锚杆有切向力3种支护应力状态,比较全面地概括隧道支护施工可能产生的应力状态,充分证明隧道初期支护具有单独承载能力的理论事实。强调“先柔后刚,先放后抗”属于概念,初期支护变形的主要原因是地基承载力不足造成沉降,锚杆锚固力和喷射混凝土早期强度等严重影响初期支护单独承载;再根据隧道支护结构各种可能的应力状态,提出对隧道初期支护结构细节设计的改进建议,如锚杆与钢架的连接、钢架之间的连接、钢架底脚的处理、锁脚管桩、型钢钢架与格栅钢架的组合结构等,通过实践证明隧道初期支护具有单独承载能力的理论。

半圆拱形清水混凝土屋顶结构施工

新沙小学多功能厅屋面结构设计为半圆拱形钢筋混凝土结构板,为降低其施工成本,保证拱形结构施工质量和安全,特设计了一种只采用定型钢背楞和扣件式支撑架组合的支模体系。型钢背楞与扣件式支撑架间通过架立钢管和扣件间特殊连接方式,形成牢固的支撑体系,确保半圆形结构成形,内侧模板采用易弯曲的9 mm厚胶合板,清水饰面木纹板钉在胶合板上,可以保证清水饰面效果。采用此方法在经济上比较合理,值得类似工程参考。

考虑二阶弯矩效应的自由扭转圆曲梁静力分析

针对拱形温室结构在轴向风荷载作用下的受力变形及屋面荷载作用下平面外稳定问题,根据考虑曲梁的大位移特征及二阶弯矩效应,建立圆曲梁的弯矩平衡方程,结合其他平衡方程、几何方程、物理方程,获得非线性圆曲梁挠度和扭转角的控制方程,得到含系数的圆曲梁几何非线性位移、变形和内力模型,给出圆曲梁几何非线性位移及内力的计算方案。鉴于圆曲梁的受力变形与圆拱平面外失稳特征变形的相似性,在此研究的基础上,分析圆拱平面外失稳问题,给出圆拱平面外分岔失稳临界荷载的计算方法。分析结果表明:本研究得到的圆曲梁几何非线性静力分析模型,可用于拱形温室屋面结构的非线性受力分析及平面外分岔及极值点失稳计算。