新型密柱支撑张弦铝合金结构设计与施工关键技术研究

世博温室项目屋盖为任意不规则曲线组成的无曲率平面,采用异形多边形网格加大透光率,基于这些特点,选型最终定为张弦铝合金网格结构。本项目挤压出新型“日”字型挤压铝合金构件以更好地承受屋盖面内弯矩,保证杆件与整体结构平面内有效传力。设计了新型刚接板式节点并通过足尺试验和精细化有限元分析研究了节点刚度与极限承载力,试验及有限元对比分析结果表明,该类节点有较高的抗剪、平面内和平面外承载力。阐述了弯扭构件数字化加工工艺及不规则铝合金特殊单元式的装配式预拼装技术,引入立面幕墙与主体结构一体化设计技术,其中立面幕墙面板设计首次通过整体协同分析考虑了主体结构变形的影响,计算结果表明设计构造满足要求。重点说明了双向正交布置拉索的施工张拉模拟计算方法,验证了索力分级张拉时结构处于安全状态,张拉完毕结构变形满足要求。

铁路钢桁梁桥面系纵梁上平联节点板开裂成因试验研究

采用纵梁和横梁的桥面系是既有铁路钢梁常用的结构形式,因其直接承受来自于桥枕的列车活载,容易产生裂纹等病害。以一座重载铁路64 m单线简支下承式钢桁梁为例,对桥面系纵梁上平联节点板出现的裂纹病害进行了现场试验研究,测量开裂节点板及其连接角钢、附近桥枕在过路列车通过时的应变历程,并对更换下来的节点板进行金相分析。应变试验结果表明:纵梁跨中位置节点板应变较大,且随着活载的增加,节点板应变呈非线性增长趋势。金相分析结果表明:钢板母材开裂位置无杂质等材质缺陷。判断该节点板开裂为非偶发性病害,建议设备管理单位加强对应位置巡检或对薄弱处进行加固处理。

节点板连接K型钢管节点的应力集中

通过对足尺模型试验数据和有限元模型计算数据的分析 ,利用应力集中系数的方法对使用节点板连接的K型钢管节点的局部应力进行了研究 ,并拟合了应力集中系数的计算公式。

四渡河大桥钢桁梁节点板局部应力分析

四渡河大桥主桥为单跨900 m双铰钢桁梁悬索桥。主桥加劲钢桁梁的节点板处构造及受力均较复杂,采用通用有限元软件对代表性的节点板处局部应力进行空间分析,为设计提供了参考。

支撑节点板对铰接框架梁柱附加弯矩的影响

为研究产生层间变形时支撑的节点板对钢框架梁柱铰接节点产生的转动约束能力及在梁柱中产生的附加弯矩,并揭示这种附加弯矩对梁柱设计的不利影响,利用ANSYS通用有限元程序中的壳单元建立了单斜支撑框架结构的单层单跨模型,分析了附加弯矩与层间侧移的关系.按支撑受压和受拉时两种状态,分别研究了节点板厚度、边长和柱轴压比、钢材强度等关键因素对铰接框架梁柱附加弯矩的影响规律.分析表明:梁柱附加弯矩随层间侧移的增大而增大,若节点板尺寸较大,甚至会迫使节点板边缘处的铰接梁柱形成塑性铰;弹性阶段支撑受压时的附加弯矩小于支撑受拉的情况;梁柱附加弯矩随柱轴压比增大有减小的趋势.依据统计参数分析的量化结果,给出了附加弯矩在梁柱设计中的建议取值.

K型钢管—板节点受力性能与承载力计算方法

钢管—板连接节点是钢管输电塔常用的节点型式,但目前对其受力性能的研究还不够深入,缺乏相应可供工程设计使用的计算分析方法。采用ANSYS程序建立了K型钢管—板连接节点的有限元模型,对Kim所进行的系列节点试验进行了模拟对比分析,验证了有限元模型的合理性;通过变参数分析考查了K型钢管—板节点受力性能和节点破坏模式,研究了几何参数、主管应力比、加劲构造等对节点极限承载力的影响规律。在此基础上,提出了考虑支管约束作用的K型钢管—板连接节点极限承载力的计算方法,并验证了其适用性。

输电塔钢管-插板连接节点板承载力研究

输电工程中输电塔架节点通常采用节点板连接的方式,其受力情况非常复杂。通过对5组输电塔架典型节点的足尺试验和有限元分析,考察节点板的受力性能和破坏模式,并利用多参数有限元分析不同破坏模式下宽厚比、无支长度以及节点板构造等主要参数对节点板承载力的影响,提出有(无)加强环板的节点板承载力计算方法,并与试验和有限元所得的结果进行比较。结果表明:基于插板连接的节点板建议计算方法合理有效,具有较好的适用性。

输电钢管塔K型管板节点承载力试验及参数

为考察K型管板节点的受力性能,进行了4个大尺寸无偏心、负偏心K型管板节点的静力试验.结果表明,负偏心节点安全可靠,可用于实际工程;无偏心、负偏心两种节点的受力性能和破坏模式基本相同.同时,对试验加载过程进行了有限元非线性数值分析,研究了各主要参数对节点极限承载力的影响,并将分析结果与各国相关规范建议值进行了对比,提出了K型管板节点的极限承载力计算公式;并对主管轴力和肋板对节点极限承载力的影响进行了评价.

不同强度混凝土梁柱节点承载性能研究

为了保证高层建筑混凝土梁柱节点核心区强度和承载性能,研究参考国内外经验数据,提出相应的方法,其中柱采用强度等级较高的混凝土,梁和节点区采用强度等级较低的混凝土,2个试件节点区采用角钢笼加强,并结合现行混凝土规范,论述了4个梁柱节点试件的试验结论,提出了梁柱节点的设计建议。

±500 kV直流线路避雷器工程应用研究

雷击是影响±500 k V直流架空输电线路运行的重要因素,±500 k V直流线路避雷器的挂网试运行成功,为直流线路防雷改造提供了有效技术手段,但大规模的工程应用仍是空白。笔者结合±500 k V江城线直流线路避雷器安装项目,研究了±500 k V直流线路避雷器选型、选点原则,给出了不同塔型下直流线路避雷器的安装方案,并提出直线塔宜采用悬挂式安装方案,耐张塔宜采用地面支柱式安装方案。运行数据表明,笔者提出的±500 k V直流线路避雷器选型、选点原则防雷改造效果明显,安装方案达到线路安全运行要求,对±500 k V直流线路避雷器的推广应用和在运直流线路防雷改造工作具有重要的实践和借鉴意义。

内置加强板空间相贯圆钢管节点在广东科学中心工程中的应用研究

内置加强板作为一种新型的节点加强措施成功地应用于广东科学中心主体钢结构屋面。通过对两种典型相贯节点的弹塑性有限元分析,揭示出节点中内置加强板的加强措施对相贯节点整体受力性能的影响,从而验证这种内置加强板加强型节点在广东科学中心工程应用中的可行性。

基于联合仿真方法的铁路钢桁梁桥局部应力分析

针对移动列车引起的铁路钢桁梁桥局部应力问题,提出了基于Ansys-Matlab联合仿真的列车-桥梁耦合动力响应分析方法。根据多体动力学理论,采用Matlab软件建立具有二系悬挂的质量-弹簧-阻尼系统车辆动力学模型;采用有限元软件Ansys建立桥梁多尺度有限元模型;通过Matlab软件和Ansys软件之间的轮轨接触力传递,实现列车子系统和桥梁子系统的耦合振动分析。以广州麻涌铁路桥为例,通过现场试验数据验证了Ansys-Matlab联合仿真方法的准确性,并可有效求解车桥耦合振动引起的桥梁局部应力问题。基于该方法,分析了不同编组列车和不同车速条件下列车动力荷载对钢桁梁桥节点板的局部应力影响,结果表明:钢桁梁桥节点板与桁架斜杆连接处应力响应最大;车速对节点板的最大应力值响应影响不大,但不同车速引起的高应力幅的疲劳应力循环次数不同。

钢管混凝土桁架新型节点试验研究

对6个圆形钢管节点板式节点和6个钢管混凝土节点板式节点进行了对比试验研究。试验结果表明:空钢管试件在达到极限荷载时,节点板下空钢管发生严重局部屈曲而丧失承载力;钢管混凝土节点则在节点板下只发生轻微局部屈曲现象,具有较高的承载力。相比之下,钢管混凝土的承载力明显高于空钢管的承载力,并具有更好的延性性能。在钢管混凝土桁架中采用节点板式节点可比相贯节点更加方便、可靠。

单角钢螺栓连接节点板拉剪性能研究

对某角钢塔典型节点进行足尺试验研究和有限元参数分析,考察单角钢连接节点板受拉剪时的工作性能和破坏模式.结果表明,单角钢连接节点板受拉剪时可能发生块状拉剪撕裂和受拉断裂两种破坏模式;垂直于受力方向的螺栓孔间距、顺受力方向的螺栓孔间距和节点板形状对单角钢连接节点板的极限承载力有显著的影响;偏心作用只会降低节点板的屈服破坏承载力,对其极限承载力影响甚小.通过可靠度分析,评价现有节点板设计方法用于单角钢连接节点板的适用性.

屈曲约束支撑与钢框架节点板连接的抗震性能试验与分析研究

屈曲约束支撑作为耗能减震构件,其与钢框架连接形成屈曲约束支撑钢框架结构体系。然而目前对于屈曲约束支撑与节点板不同连接形式的抗震性能和破坏模式尚缺乏研究。为了获悉不同连接形式对屈曲约束支撑钢框架结构抗震性能和破坏机理的影响,进行5榀屈曲约束支撑与钢框架节点板连接试件的水平低周往复荷载试验,观察试验现象和破坏特征,考察屈曲约束支撑与节点板两端采用销轴连接、螺栓连接、焊接连接和混合连接对钢结构抗震性能的影响,研究屈曲约束支撑与钢框架节点板连接试件的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标,探讨屈曲约束支撑与钢框架节点板转动变形和关键部位的应变规律,分析结构的破坏模式和各构件屈服顺序。结果表明:屈曲约束支撑的芯板先于梁、柱和节点板屈服,试件滞回曲线饱满,表现出良好的抗震性能和延性。文章研究成果以期为屈曲约束支撑钢框架结构设计和应用提供科学依据。

带支撑节点板钢框架梁柱节点抗弯性能分析

研究了带支撑节点板钢框架梁柱节点的抗弯性能.在ABAQUS有限元分析软件中采用C3D8I单元分别建立了6个由端板或双腹板角钢连接的钢框架梁柱节点模型,其中,2个不带支撑节点板,4个带支撑节点板.研究在正、负弯矩作用下支撑节点板对钢框架梁柱节点承载能力、转动刚度的影响,并分析了增设底角钢、端板外伸等措施对带支撑节点板钢框架梁柱节点抗弯性能的影响.分析结果表明,支撑节点板使钢框架梁柱刚度提高,具有了半刚性,明显提高了节点的抗弯性能,增设底角钢和端板外伸有助于提高带支撑节点板钢框架梁柱节点抗弯性能.

基于功能分析法的PVC扣板自动包装机设计

目的为了实现PVC扣板的自动包装,设计一种以瓦楞纸板为包装材料的PVC扣板自动包装机。方法基于功能分析法,首先通过黑箱法确定PVC扣板自动包装机的总功能,然后进行功能分解,将总功能分为裹包成型、胶带封箱和物料输送等3个分功能,通过对分功能求解,并对所得解筛选得出包装机的最优解,最后根据最优解进行结构设计。结果该包装机能够实现3~7 m任意长度PVC扣板的自动包装,实验统计83.6%的包装成品满足包装要求,对于7 m长PVC扣板平均每次包装的时间为55 s。结论该PVC扣板自动包装机提高了生产效率,节约了人力,对大型板材瓦楞纸箱包装设备设计具有借鉴意义。

人字形支撑与横梁板式连接节点滞回试验的数值模拟

支撑板式连接节点是铰接钢架节点的重要连接形式,它直接影响着框架支撑结构体系的抗震性能。采用ANSYS有限元软件对9个工字型截面人字形支撑板式连接节点试件的滞回性能试验进行了数值模拟。在验证有限元结果与试验结果较好吻合的同时,研究了支撑轴线交点位置、支撑端部净距和节点板厚度等重要参数对支撑体系的承载力、滞回耗能性能和节点板等效塑性应变的影响规律,所得结论可为板式连接节点的设计与应用提供依据。

钢管角钢组合塔变坡节点承载力研究

为研究钢管角钢组合塔变坡节点特性，对2个相同尺寸、不同加载方式的变坡节点进行静力足尺试验，对受力性能、承载力和破坏模式的分析研究表明，节点破坏模式均为受压端节点板平面外失稳，说明节点板是薄弱区域。采用有限元软件ABAQUS建立三维实体模型，对影响变坡节点承载力的主要因素进行参数分析，结果表明，在一定范嗣内，节点承载力随节点板厚度的增大而提高，节点板厚度每增加2mm，承载力提高5％-9％，当厚度增加到一定限度。承载力提高30％左右，节点板得到充分利用。

基于负偏心的钢管插板连接的极限承载力

研究了主管规格为219×6的、有负偏心作用的1/4加肋钢管插板连接的极限承载力,同时借助有限元法分析了常用主管径厚比下不同长径比、不同负偏心距以及定长径比时主管直径、厚度以及节点板长度等参数对主管极限承载力的影响,在此基础上提出了此类节点极限承载力计算的建议公式.结果表明:在常用的主管径厚比下,负偏心对长径比大于30的主管的承载力是不利的,对长径比小于30的主管的承载力是有利的,这主要是由于长径比大于30时主管整体失稳先于局部屈曲,而长径比小于30时主管局部屈曲起主要控制作用;主管直径、厚度以及节点板长度对承载力影响明显;所得出的建议公式具有一定的适用性.