加肋钢悬臂支撑-底部钢板组合桥面拓宽技术

[目的]在桥面拓宽施工过程中,常出现新旧桥连接处纵向开裂、拓宽桥面横向开裂等典型问题,如何通过优化和改进桥面拓宽技术解决这些问题是桥梁工程的一个重要内容.[方法]以国内首座跨海大桥——厦门大桥的桥面拓宽工程为背景,提出了一种加肋钢悬臂支撑-底部钢板组合的桥面拓宽方法.该方法有机结合了钢-混组合梁、正交异性钢悬臂板、底部加固钢板等桥面拓宽加固方法,采用混凝土现浇板作为桥面板、湿接法连接新旧桥梁,然后通过外延加肋钢悬臂构建支撑结构,并兼做现浇桥面混凝土的永久性模板.[结果]厦门大桥桥面拓宽加固工程的三维有限元仿真结果表明,钢悬臂布置间距增大会导致拓宽部分混凝土桥面板的拉应力增加,而设置下部加固钢板对于拓宽桥梁结构的挠度和应力分布影响明显.[结论]通过合理布置钢悬臂支撑结构和底部钢板,可显著减少拓宽部分混凝土纵横向裂缝的产生,改善拓宽后的桥梁的力学性能.相关成果有效支撑了厦门大桥的拓宽加固改造施工,为同类工程提供了有益的参考.

连续刚构桥箱梁底板预应力钢束张拉径向力研究

为了研究连续刚构桥底板预应力钢束张拉径向力的大小,在经典径向力计算公式的基础上,考虑底板预应力钢束的布束范围以及实际桥梁尺寸,对不同跨径范围内的5座桥梁进行径向力参数敏感性分析。研究发现,无论何跨径,当底板曲线抛物线指数从1.5、1.8到2.0变化时,径向力变化均有较大差别;其次,考虑定位误差以及“以直代曲”的施工方法对径向力的影响,修正了经典径向力计算公式。研究结果表明,不同跨径下径向力增大系数不同,径向力的大小与施工段长度的划分成反比,防崩钢筋应分区域差异设置。相关研究可较为准确地计算径向力的大小,能为下一步的连续刚构设计工作提供参考。

单箱双室波形钢腹板-钢底板组合梁滑移效应研究

为了解剪切变形、剪力滞效应及滑移效应对单箱双室波形钢腹板-钢底板组合梁力学性能的影响,基于能量变分原理,推导该类组合梁的总挠度、界面滑移量及正应力解析解。以某等截面简支单箱双室波形钢腹板-正交异性钢底板组合梁为背景,通过理论分析、模型试验和有限元计算相结合的方法,分析考虑滑移效应的组合梁关键截面总挠度、界面滑移量及混凝土顶板横向正应力。结果表明:在集中荷载作用下,组合梁的总挠度、界面滑移量和横向正应力的解析解与实测值及有限元解吻合良好;由于附加弯矩的存在,剪切变形及界面滑移效应对组合梁总挠度的影响均不能忽略;组合梁的总挠度和界面滑移量随剪力钉抗剪刚度的增大不断减小,但减小的趋势逐渐放缓。施工设计时,可将剪力钉的抗剪刚度控制在挠度变化趋于平缓的范围内。

钢底板波形腹板组合箱梁疲劳特性研究

研究目的:结构的疲劳细节对其疲劳破坏至关重要,为了分析钢底板波形腹板-混凝土组合箱梁的疲劳细节及疲劳寿命计算方法,为该类型结构的疲劳设计提供参考,制作缩尺试验梁模型,并对其进行疲劳试验,得到这种新型结构的疲劳破坏特征。结合模型试验,利用数值模拟和断裂力学分析方法,对新型组合箱梁的疲劳寿命计算及疲劳细节分类进行研究,并采用线性损伤理论对结果进行分析验证。研究结论:(1)钢底板波形腹板-混凝土组合箱梁在疲劳荷载作用下,其疲劳裂纹首先出现在底板与两侧腹板焊缝折角处,说明该处是新型组合箱梁重要的疲劳细节;(2)根据线性损伤理论,新型结构的疲劳细节分类总体上位于AASHTO规范疲劳类别的B类与C类之间,高于B′曲线下界值,低于B′曲线中值;(3)采用数值模拟和修正后的断裂力学方法得到的S-N曲线计算出的总损伤累积值误差分别为3%和6%,说明两种曲线均适用于新型钢混组合结构的疲劳寿命计算;(4)本研究成果可为钢底板波形腹板组合箱梁疲劳细节分类及疲劳设计提供参考或借鉴。

基于变分原理的改进型波形钢腹板箱梁的挠度计算

针对钢底板-波形钢腹板箱梁的挠度计算方法进行研究,将组合截面的广义位移细分为顶板、翼缘和底板,以精确模拟组合截面的纵向位移特征。同时,引入两种材料模量参数进行修正,以余弦能量变分原理,建立广义位移矩阵方程组,并求解。通过以上修正计算,得到结论如下:修正解≥有限元解≥试验值≥未修正解≥初等梁理论解。参照有限元值对比后,修正解的偏差率为(1.2~1.5)%,偏安全。未修正解为(-4.3~-9.3)%,初等梁理论解为(-7.4~-14.5)%。表明除了剪切变形外,有效面积减小以及钢、砼的材料模量差异对主梁挠曲有影响。

不锈钢Z2CN19-10NS超声检测用对比试块的研制

试块是超声检测必备的重要器材。为保证钢板超声波探伤检测结果的准确性,须用一个带有人工制作的平底孔钢板试块对检测系统进行校验。鉴于此,具体阐述核电堆内构件用不锈钢Z2CN19-10NS超声检测用对比试块的设计、制作、平底孔尺寸的检验及校准,并对自行研制的对比试块在实际检测中的应用进行了验证。实际检测应用表明,自行研制的不锈钢Z2CN19-10NS超声检测用对比试块完全满足相关标准及项目检测技术要求,校验稳定性好,检测结果准确、可靠。

钢桁架斜向模板支撑结构工艺初探

对于有特殊使用功能,高大空间钢桁架的钢筋混凝土楼板施工,3种支撑方案可满足施工要求。综合对比后,采用基于钢桁架(下弦钢梁下翼缘的钢管扣件式)施工的斜向模板支撑结构,打破常规,突破压型钢板辅助钢桁架结构钢筋混凝土楼板施工的局限性,在一定程度上实现了施工工艺的创新。既节省空间,还简便快捷,缩短工期,为高品质、高质量履约打下坚实基础,实践证明,具有良好的社会、经济效益。

基金PARK多功能厅单层钢网壳结构设计

无锡基金PARK多功能厅,为单层椭球型非对称建筑,采用单层钢网壳结构体系。由于建筑为非完全对称结构,为完美体现建筑效果,设计将建筑的sketchup模型,利用Rhino中Grasshopper模块对几何信息进行提取,再通过有限元分析与计算软件MIDASGen计算。选用肋环斜杆型单层球面网壳模拟建筑蚕茧的形态,合理设置径向主次杆、环向杆件、斜杆、及采光顶梁,环向杆件和斜杆打断,相贯焊接在径向主管或次管上,顶部的采光顶梁两端均采用铰接。在建筑两侧门洞处,利用模型假定水平传力杆件,边界条件设置为两端滑动,可传递风荷载,不参与整体受力。径向主次管与底部环管焊接,底部环管通过支座钢板与基础混凝土短柱相连。通过对整体指标、结构变形、构件应力、动力特性的控制,以及屈曲模态、弹性、弹塑性稳定性分析,以及关键节点的构造和有限元分析,结果表明各项计算结果均满足规范要求。

钢筋桁架混凝土叠合楼板的预制底板在H型钢梁上的支承长度分析

通过分析装配式钢结构住宅建筑中,钢筋桁架混凝土叠合楼板的预制底板,在H型钢梁上支承长度的下列影响因素:①在受力第一阶段,预制底板板端的局部承压;②预制底板的制作偏差;③预制底板的施工安装偏差;④在保证H型钢梁上两侧预制底板间,现浇混凝土浇筑质量的前提条件下,两预制底板间的最小距离;⑤施工过程中,在保证不漏浆的前提条件下,预制底板在钢梁上的最小搁置长度。同时针对钢筋桁架叠合楼板的预制底板在第一阶段板端的局部承压,采用有限元模型分析和《混凝土结构设计规范》中局部承压公式进行验算,确定满足局部承压所需的支承长度。最后提出了钢筋桁架混凝土叠合楼板的预制底板在H型钢梁上的支承长度的设计建议值。

深水高桩承台有底钢套箱施工方案探讨

依托省道S255线博罗东江大桥改扩建项目为工程背景,介绍了一种深水环境中的高桩承台施工的有底套箱结构,套箱底板和底梁均采用预制钢筋混凝土结构。完成第一次封底混凝土施工后,进行抽水,并在桩基钢护筒上焊接承重牛腿,将承台主体结构浇筑时的受力系统由悬吊系统转换为承重牛腿。对此类套箱结构施工工艺的控制要点进行了较为详细的介绍,可为同类承台施工提供参考。

超大型沉井首次接高受力及变形规律初探

依托马鞍山长江大桥南锚碇沉井的首次接高,对其竖向沉降、隔墙墙底土压力和隔墙底板受力情况进行了监测。结果表明,超大型沉井兼有条形基础的特点和整体工作性能,能够承受较大的竖向变形,与单纯考虑地基承载力相比,更适合于按变形控制接高。沉井接高时普通隔墙下的土压力小于分区隔墙,并且普通隔墙下部土体会先达极限承载力,后续接高产生的荷载转而由分区隔墙(或井壁)来承担。沉井首节混凝土浇筑就已决定了隔墙底板的应力大小和分布情况,后续接高不会再引起大的改变;隔墙底板中间部分受力较小,外围拉应力较大,通过井壁外土体的密实回填可有效降低此部分拉应力。

含Cr低合金钢在货油舱下底板环境中的腐蚀行为

为探究货油舱下底板环境中的腐蚀机理并开发满足该服役条件的的低合金耐蚀钢,采用自制的货油舱下底板强酸性Cl-溶液模拟腐蚀装置,进行Cr含量不同的低合金钢的腐蚀行为研究.测量了模拟腐蚀实验中各合金钢的平均腐蚀速率,观察了实验后各试样表面的宏观形貌,应用SEM、EDS对腐蚀表面的微观形貌及元素分布进行了分析,并应用EBSD和TEM技术分析了钢的微观结构对该环境下腐蚀性能的影响,同时对不同Cr含量的低合金钢进行了极化曲线和交流阻抗谱分析.结果表明：货油舱下底板环境中,Cr含量为1％～3％时,腐蚀速率随着Cr含量的升高逐渐增大,点蚀现象随之变得明显;随Cr含量的增加,合金钢中的小角度低能晶界含量增加,同时钢的局部位错密度增加,两种微观结构综合作用促使腐蚀速率增大;腐蚀实验结果与电化学分析结果是对应的.

金塘大桥承台钢底板阴极保护

承台钢底板与钢管桩的绝缘较差时,钢底板将会吸收钢管桩的阴极保护电流,加速了牺牲阳极的消耗,最终牺牲阳极的寿命达不到设计年限,影响阴极保护效果。文章介绍了承台钢底板牺牲阳极阴极保护设计及施工。经检测,保护电位满足设计要求。

变截面钢箱梁曲线形底板单元制造工艺

崇启大桥主桥钢箱梁为二次抛物线变截面高度钢筋梁,其底板单元纵向为曲线形。文章介绍了该曲线形底板单元制作过程中的线形控制技术,经实践证明该方法可靠实用,可为同类型桥梁制造提供参考。

π型钢板应用于板梁桥加固的非线性研究

由于超限超载车辆迅速增长,梁底开裂已成为板梁桥营运中的首要病害.以往所使用的粘贴钢板加固,钢材使用率低,加固效果并不理想.根据提高主梁抗弯刚度可减小主梁挠度及内力,并最终抑制梁底开裂的原理,首次提出π型钢板加固法.现利用ANSYS程序进行空间非线性有限元仿真计算.对π型钢板与粘贴钢板加固后主梁进行对比分析,得出π型钢板加固对提高主梁极限承载力、防止主梁底板开裂,效果优于粘贴钢板加固;对比分析使用不同腹板高度与钢板厚度的π型钢板加固后的主梁极限承载力,得出π型钢板腹板高度对提升加固效果的影响较钢板厚度大;进一步对比分析π型钢板应用于不同跨径板梁的稳定性问题,提出不同跨径板梁对π型钢板截面尺寸的具体要求.

断层破碎带巷道底臌作用机理与控制技术

针对阳城煤矿-650南翼综机库(返修后为-650集中制冷硐室)底臌问题,采用现场调研和室内测试分析了底臌影响因素,包括断层破碎带影响、底板岩体质量差、底板浸水劣化和底板支护薄弱,其中前2条属于地质因素,要摸清参数分析利害,后2条属于人为因素,要优化设计设置防水。通过有限元模拟了原有支护和返修支护条件下底臌形成过程,模拟显示原支护条件下,巷道底板零位移标线距离巷道底板地坪7 m左右,零应变标线距离底板地坪10 m左右;底板有明显的3个区域:拉应变上升区、拉应变压缩区、压应变压缩区,其中拉应变上升区分布范围广且深度大(即零位移标线深度大),围岩应力作用下拉应变上升区持续位移是造成底臌的关键原因。返修方案优化了全断面支护并重点强化底板支护力,模拟显示返修后底板零位移标线距离巷道底板地坪约4 m,与原有支护条件下相比,零位移标线抬升约3 m,减小了底臌发生区深度,控底效果显著。由此,提出了以底板零位移标线深度(即底臌产生区深度)来分析底臌作用机理,在单一变量条件下,分析得出底板支护力σ、底板岩体强度σc、巷道埋深H及巷道半径R与底板零位移标线深度hs的相关函数分别符合对数函数、幂函数、线性函数和对数函数。其中底板支护力和巷道半径影响作用显著,底板岩体强度影响作用次之,巷道埋深影响作用再次之。因此,为抑制底臌,在常规支护条件下应尽可能提高底板支护力;在巷道满足使用要求条件下应尽可能减小巷道尺寸;对软岩底板应尽可能保持或优化底板岩体强度,必须进行底板防排水。最后,实施了以锚网索喷+钢管混凝土支架技术优化全断面支护并以钢筋混凝土底梁强化底板支护的综合返修支护方案,工程实践表明返修后底臌控制良好,底臌量低于20 mm,经计算钢筋混凝土底梁支护力1. 02 MPa,钢管混凝土支架反底拱支护0. 91 MPa,返修方案的底板总支护力σ=1. 93 MPa,属于高支护力方案。但是返修方案也存在施工复杂和支护成本较高问题,为此提出由预制装配式弧板+控底锚索+防水层组成的优化支护系统,施工简单,成本经济。

底部加强双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究

为研究底部加强双钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能,以型钢数量(m=2、4、6)、型钢尺寸(I)、型钢强度(Q235、Q345)(f_(p))、钢板强度(Q235、Q345)(f_(s))、轴压比(n=0.4、0.5、0.7)为主要参数。设计了9片双钢板混凝土组合剪力墙,利用ABAQUS软件建立其有限元模型,并对类似双钢板混凝土组合剪力墙开展验证分析,将仿真结果与试验结果进行对比分析,验证结果的合理性。基于验证结果,开展了9片双钢板混凝土组合剪力墙的参数分析,研究不同参数对底部加强双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能影响规律。研究结果表明,底部加强试件在承载能力、延性、塑性变性能力、刚度退化和耗能能力方面均有所提升。轴压比为0.4和0.5时,延性接近;轴压比为0.7时,延性下降;轴压比为0.5时,随着型钢数量的增加,承载能力逐渐提高;提高钢板和型钢强度,延性、初始刚度和耗能能力均有较大提升,抗震性能较优。

沉管隧道底钢板空鼓的原因及对策

以广州生物岛—大学城沉管隧道工程为例,分析底板采用底钢板为外包防水的沉管管段在施工中出现钢板与结构混凝土局部脱空形成空鼓的原因及对结构产生的危害,并结合施工工艺优化阐述如何防止空鼓产生及出现空鼓后的后期治理措施。通过加强过程控制和必要的后期补救措施,有效改善底钢板空鼓这一施工缺陷的产生,降低渗漏水隐患,保证管段预制质量。

深基坑超厚底板钢筋支撑体系设计及施工技术

针对天津周大福金融中心项目基础底板厚度大、钢筋体量大、安装难度高等情况,根据施工部署优化施工顺序及设计方案,对钢筋型钢支架进行二次设计,有效的降低了施工难度,较少了型钢用量,确保了基础底板施工的安全和顺利进行。

单角钢八地脚螺栓的受力分析及其塔脚板厚度设计

基于对单角钢八地脚螺栓塔脚板的数值仿真计算,分析了塔脚板的受力状态及传力机制,给出了塔脚板厚度的设计表达式。根据计算表达式设计了相应的实体塔脚板模型,并在室内开展了真型试验,真型试验结果表明所设计的塔脚板底板满足承载力要求,数值仿真计算结果与试验结果吻合较好,验证了塔脚板厚度计算表达式的合理性。相较于现行规范设计的塔脚板厚度,由本文提出的表达式而设计的塔脚板厚度能够降低约33%。