基于金属磁记忆的弯曲工字钢梁的力-磁效应

目前,基于金属磁记忆检测技术的受力状态表征及损伤评估应用广泛,但在受弯构件的检测中,弯曲长度及荷载作用位置对检测结果的影响尚不明确。为研究受弯构件的力-磁效应,本工作基于四点弯曲工字钢梁的磁记忆检测,采用考虑初始平面外弯曲和应力与磁化作用角度的力-磁耦合方法,通过COMSOL多物理场仿真软件进行了数值模拟研究,并结合有效场理论分析了钢梁弯曲长度对磁信号的影响,提出了表征损伤及荷载作用位置的磁特征参数。结果表明:检测线磁信号峰-峰值S在钢梁接近屈服状态时显著增大,并在钢梁处于承载能力极限状态时达到最大值;腹板检测线磁信号峰-峰值S_(w)在钢梁屈服和达到最大承载能力时分别随有效段长度的增加呈线性减小和以二次函数的规律减小,而下翼缘检测线磁信号峰-峰值S_(f)在钢梁屈服和达到最大承载能力时均随有效段长度的增加以二次函数的规律减小;根据磁特征参数S_(w)和S_(f)定义了磁损伤指数D和荷载作用系数S_(r),当钢梁所受外加荷载超过其最大承载能力的80%时,可根据D>0.5的特征对钢梁不安全的受力状态进行预警;荷载作用系数S_(r)与钢梁的剪跨比λ近似线性相关,可以表征荷载的作用位置。

波形钢腹板工字梁的等效计算模型及稳定性分析

基于变形与应变能相等的原则,提出波形钢腹板工字梁的等效平直钢腹板计算模型。通过波形钢腹板直板段与斜板段应变分析,推导了波形钢腹板工字梁及等效计算模型的应变能,建立等效惯性矩与等效扇性惯性矩,利用平直钢腹板工字梁的临界荷载计算公式,对波形钢腹板工字梁进行稳定性分析。研究结果表明:该方法简单、便捷,对波形钢腹板工字梁的稳定分析准确、有效;建立的等效惯性矩与翘曲惯性矩仅取决于截面及波形钢板尺寸,不受工字梁的边界条件、跨径等因素的影响,具有良好的适应性。

工字钢新型快速套接装置的研制

为适应不同中小跨径桥梁的抢修需求,提出研制工字钢新型套接装置实现工字钢的快速接长,明确了套接装置总体结构和承载要求,自此基础上设计了套接装置的三种连接方式,基于足尺模型试验探究快速套接装置连接工字钢的最优方式。研究结果表明:相较于注胶连接、灌浆连接,套接装置采用“预留开槽+现场槽孔塞焊”的连接方式,既可以保证其具有不低于工字钢的承载力,又能实现不同跨径应急钢桥的快速连接。

古金赤水河大桥主桥总体设计

古金赤水河大桥主桥为(83.5+173.5+575+173.5+83.5)m半飘浮体系双塔双索面斜拉桥。主梁采用双边主梁断面钢-混组合梁,由工字钢主梁和混凝土桥面板组成,全宽43.8 m,设置裙板抑制主梁涡振。桥塔为下塔柱内收的A形塔,南、北塔塔高分别为217 m和261 m。由于山区超高桥塔塔墩景观效果欠佳,采用超高塔柱无塔墩方案,桥塔采用嵌岩群桩基础;针对山区桥梁养护不便的情况,索塔锚固采用耐候钢钢锚梁;针对剪力钉在拉拔力作用下承载能力降低问题,采用以开孔板连接件为主的钢-混结合构造实现锚梁牛腿壁板与塔壁连接。斜拉索采用公称直径15.20 mm、标准抗拉强度1860 MPa的钢绞线拉索,全桥共4×23对(184根),空间双索面扇形布置。由于斜拉索锚拉板+外置减振阻尼器景观效果不佳,选用全内置减振阻尼器方案。

波形钢腹板组合板梁桥负弯矩区抗弯性能研究

针对波形钢腹板组合板梁桥,为研究负弯矩区关键设计参数和极限抗弯承载能力计算方法,以某三跨波形钢腹板组合板梁桥为背景,采用ABAQUS软件建立有限元模型,探讨波形钢腹板组合板梁桥负弯矩区的受力性能,基于参数敏感性分析明确了负弯矩区钢梁设计参数的合理取值范围,揭示了波形钢腹板组合板梁桥负弯矩区抗弯特性,提出适用于波形钢腹板组合板梁桥的负弯矩区抗弯计算方法。结果表明:支点波形钢腹板厚度由抗剪及屈曲强度控制,负弯矩区受压下翼缘板宽厚比不宜大于28,波形钢腹板抗弯贡献仅约5.7%,实际工程中负弯矩区抗弯承载力计算可忽略波形钢腹板影响。

多梁式波形钢腹板工字钢组合梁荷载横向分布系数研究

为探讨多梁式波形钢腹板工字钢组合梁横向分布系数计算方法,同时考虑波形钢腹板抗扭刚度、剪切变形及钢混滑移效应,对传统的偏心压力法、修正偏心压力法及刚接梁法进行修正,并结合有限元模型通过一座典型的4主梁波形钢腹板工字钢组合梁桥对比分析了上述方法的适用性,最后基于参数分析研究了横隔板数量及刚度对其横向荷载分布系数的影响。结果表明,考虑剪切变形及滑移效应的刚接梁法得到的荷载横向分布系数与有限元值符合最好;当桥梁宽跨比小于2时,宜采用刚接梁法计算各主梁荷载横向分布系数,当宽跨比大于2时,宜采用更为简洁的修正偏心压力法进行计算;横隔板的设置可改善各主梁荷载横向均匀分布,但跨间横隔板间距和刚度对其荷载横向分布系数影响较小,实桥设计时可仅在端部及跨中位置布置横隔板,横隔板刚度及其余部位横隔板数量可根据结构稳定性要求进行布置。

波形钢腹板支架技术在白芨沟煤矿巷道支护中的应用

为了解决白芨沟煤矿南翼采区巷道矿用工字钢支架支护能力不足的技术难题,提出采用一种新型波形钢腹板支架技术。通过规范公式计算分析了波形钢腹板支架和传统矿用工字钢支架的承载力,并采用有限元方法探究了波形钢腹板支架的面外稳定性能,设计出波形钢腹板棚梁和棚腿的搭接节点构造方式,开展了支架的现场监测试验。结果表明:用钢量与11#矿用工字钢相近时,波形钢腹板支架的棚梁和棚腿承载力分别比前者提高了74.3%和50%,变形减小78.3%。在支架棚梁和棚腿的两端和跨中各设置3个纵向系杆时有利于支架的面外稳定性。在满足支护强度的前提下,波形钢腹板棚梁跨中变形比矿用工字钢棚梁平均减少54.5%左右,棚腿收敛量平均减少84%左右。波形钢腹板支架支护效果显著优于矿用工字钢,同时由于采用了单棚置换原来的对棚支护方式,减轻了井下劳动强度,保证了现场工作面的接续生产。

内置工字钢的钢管混凝土柱有限元模拟研究

为研究内置工字钢对钢管混凝土结构的加固作用,文中通过ABAQUS软件对钢管混凝土结构内部增设工字钢加固进行有限元模拟,研究工字钢对整体构件力学性能的提升;对构件组成部分进行应力分析,根据应力分布结果,提出相关建议;针对工字钢参数进行了分析,研究了不同的参数对轴压性能的影响,为此类构件试验和工程应用提供参考。

钢-混工字组合连续梁桥地震易损性及其影响参数分析

以一座3×40m钢-混工字组合连续梁桥为依托,通过SAP2000建立不同墩高、不同上部结构荷载及不同上部主梁截面等全桥非线性有限元模型。选取峰值地面加速度(PGA)作为地震动强度参数,以桥墩位移延性比为损伤指标确定了完全破坏、严重破坏、中等破坏、轻微破坏、基本完好等5种结构破坏状态,分析了不同PGA作用下的桥墩易损性。研究结果表明:对于钢-混工字组合连续梁桥,相同桥墩截面尺寸、同一峰值地面加速度(PGA)下,桥墩高度越高,各个破坏状态的超越概率越小,其破坏风险越小;在合理的上部结构设计前提下,增加上部结构荷载,会降低桥墩的抗震性能;相同的下部结构布置,上部主梁采用钢-混组合结构,其桥墩易损性破坏概率要比同跨径的钢筋混凝土T型梁桥小,抗震性能更优越。建议桥梁抗震设计时重点关注上述因素的影响。

剪力滞对CFRP板-钢梁加固界面应力的影响

为了分析工字钢梁弯曲变形产生的剪力滞效应对黏结层法向应力和切应力的影响,基于虚功原理的能量变分法建立考虑剪力滞的碳纤维增强复合材料(CFRP)加固梁黏结应力计算理论方程.通过与试验和有限元数值模拟结果的对比,验证了理论方程的正确性.开展不同弯矩作用下的工字型钢梁黏结层界面切应力和法向应力参数分析.结果表明,剪力滞引起的翼缘板纵向位移沿横向3次抛物线分布的假定是合理的.剪力滞效应对CFRP加固工字钢梁弯曲变形下的端部界面应力影响不可忽略,影响程度随着截面弯矩和翼缘板宽度的增加而增大.

大跨度结构模板支撑传力体系型钢平台施工技术研究

研究主要介绍了年产8万t光学级聚酯基膜项目结构施工中的大跨度结构模板支撑受力型钢平台的施工技术。“型钢平台”作为混凝土结构模板支撑的传力体系,解决了下部结构无法直接承重的施工难题。通过详细阐述型钢平台的结构设计原理、制作工艺以及实际应用效果,探讨其在施工中的可行性、稳定性及优越性,以期供其他类似工程提供参考。

旧框架桥拆除时使用的高度可调铰接钢支撑研究

常见的临时支撑采用圆形钢管制作,其长度通常固定,难以适应实际工程中不同位置的净高故通常存在一定差异。研究提供了一种旧框架桥拆除时使用的铰接钢支撑,包括顶部支座、底部支座与工字钢,其两端为铰接,通过锤击钢楔压入底板与活动板之间的缝隙中,实现钢支撑的高度微调与压紧。所提铰接钢支撑组装与拆卸施工方便,净高在一定范围内可调,适应范围广,可重复使用,综合费用低。并进一步基于工程,给出了铰接钢支撑的参数计算过程,分析了施工方法,为铰接钢支撑工程提供依据。

高层屋面悬挑花架模板体系施工技术

随着建筑行业的快速发展,高层住宅建筑越来越多,人们对建筑外观的审美要求也随之提高,故实际施工中常在住宅的外立面及屋面设计一些构造线条,但这些线条在施工过程中存在一定的难度和安全风险。在实际的案例中应用高层住宅屋面花架模板体系施工技术,通过实践表明,该技术可降低风险,节约成本,缩短工期。

大断面工字形钢板梁智能制造施工技术研究

为了提升大断面工字形钢板梁施工的效率与质量,本文通过介绍工程概况、大断面工字形钢板梁的智能制造技术、翼板矫正方法、施工机械的选择与布设策略,以及结构预拼装流程,分析了这些技术和方法在实际施工中的应用效果。研究结果表明,智能制造施工技术能够显著提高大断面工字形钢板梁的施工效率,降低施工成本,并提升结构的质量和稳定性,为相关工程领域的技术创新与实践提供了有益的参考。

复杂地质超长桩基全套筒全回转快速施工技术

结合柳州某轻轨项目超长桩基施工,介绍了全套筒全回转钻机在岩溶极其发育且易发生塌陷的复杂地质地区,通过搭建双工字钢束平台稳定全回转钻机,驱动底部焊有合金刀头的钢套筒使其全程跟进而形成护壁,配合旋挖机在其孔内快速取土成孔,并采用钢筋笼外套钢丝网或永久钢护筒等辅助灌注措施快速成桩的施工技术。该技术成功解决了在复杂地质地区塌孔严重、成孔难、混凝土损耗大等难题,从时间上缩短了单桩施工周期,从材料上减少了混凝土的损耗,大大提升了机械化施工作业水平,降低了施工安全风险,快速提高了桩基施工成桩率,为类似复杂地质条件下的超长桩基施工提供借鉴与参考。

基于修正Rayleigh-Ritz法的工字钢梁预弯阶段侧向失稳分析

为精确分析工字钢梁在预弯阶段的侧向失稳规律,对施加可变位置的双集中荷载并布置不同个数侧向支撑的工字钢梁建立计算模型,用Rayleigh-Ritz法求解.考虑侧向支撑分段布置引起的梁段约束效应,对Rayleigh-Ritz法的求解结果进行修正.选取不同工字钢梁尺寸及加载参数作为分析指标,采用ABAQUS有限元进行大量模拟分析,验证修正公式的精确性.结果表明:随着侧向支撑个数的增多,传统Rayleigh-Ritz法的求解误差逐渐增大,提出的修正Rayleigh-Ritz法可将传统Rayleigh-Ritz法求解结果的相对误差最大减小约13%,有良好的精确性和适用性.参数研究表明:预弯加载阶段,工字钢梁侧向失稳临界弯矩随着集中荷载作用点参数的增大而减小,随着侧向支撑个数的增多呈增幅逐渐减小的增大趋势;侧向稳定安全系数随着侧向支撑个数和上下翼缘板对称度的增大而增大.

新型部分填充工字钢组合梁受剪性能试验研究

为增大钢材利用率,提高组合梁受剪性能,提出了一种新型部分填充工字钢组合梁,并以栓钉排布方式、剪跨比以及混凝土填充量为参变量,采用“力-位移控制”的加载方式,对4根新型组合梁及对比工字钢梁进行了静力荷载作用下的受剪性能试验研究;对比分析了新型组合梁和对比工字钢梁受力过程中的破坏形态、剪力-转角曲线、剪力-应变曲线以及承载力变化情况。结果表明:剪跨比1.6≤λ≤2.0的组合梁发生剪压破坏,剪跨区有贯通的主斜裂缝;剪跨比为1.15的组合梁发生斜压破坏,剪跨区形成多个受压短柱,混凝土大面积剥落;剪跨比从1.6减小至1.15时,极限承载力相应提高了31.8%;混凝土的存在使新型组合梁的受剪承载力较普通的工字钢梁提高了33.3%;翼缘栓钉的存在提高了组合梁截面的组合作用,使混凝土能充分发挥其抗压能力,极限受剪承载力相应提高了5.8%~29.1%,组合梁延性和刚度也相应增大;结合试验实测数据,基于新型部分填充工字钢组合梁的构造特点,采用组合结构设计规范中受剪承载力计算公式,公式计算值与试验值吻合较好,该公式可为实际工程中的结构设计提供一定参考。

可周转装配式悬挑工字钢模板支撑架体施工技术

结合可周转装配式悬挑工字钢模板支撑架体在武汉大学人民医院洪山院区建设项目中的应用,介绍了可周转装配式悬挑工字钢模板支撑架体设计参数、施工工艺及施工关键技术。该施工技术不仅安装快捷、施工安全,并且实现预埋件周转使用,在降低成本、缩短工期的同时,满足绿色施工要求。可在今后悬挑花架、悬挑梁板等结构的施工时推广应用。

爆炸下考虑钢梁翼缘变形的改进单自由度法

为解决爆炸下结构产生较大局部变形时采用等效单自由度方法计算结构整体位移会出现较大误差甚至错误的问题,在单自由度理论基础上,以工字型钢梁为研究对象,通过分析翼缘局部变形对钢梁整体位移的影响规律后,基于提出的钢梁截面简化变形模型对其弯曲抗力函数进行改进,提出钢梁抗爆分析的改进单自由度方法。通过有限元软件ABAQUS数值模拟不同爆炸工况下钢梁的动态位移响应与破坏特征,并与单自由度模型及改进单自由度模型的计算结果进行对比,研究了不同计算模型下钢梁的位移及破坏差异。结果表明:与有限元模拟结果相比,钢梁翼缘局部变形越大,单自由度模型计算结果偏小越严重,而改进单自由度模型计算结果较好,可以更好地适用于钢梁抗爆分析的位移简化计算。

配工字型钢混凝土梁的剪扭性能数值模拟分析

试验研究了4个配工字型钢混凝土梁试件和1个钢筋混凝土梁试件的剪扭性能,并用ABAQUS软件进行了数值模拟,分析了截面配钢率、混凝土强度、截面尺寸、箍筋间距对梁剪扭性能的影响。结果表明:模拟得到的扭矩-扭率曲线与试验值吻合较好;梁的极限扭矩随着截面配钢率的增大而增大,但当截面配钢率大于3.48%后,对极限扭矩的提高有限;随着混凝土强度的增加,梁的屈服扭矩和极限扭矩均增大,开裂扭率增大;梁的初始刚度、屈服扭矩、极限扭矩和延性均随着截面尺寸的增大而显著提升;提高截面配钢率和降低箍筋间距均可提升梁的延性。