超声滚压GCr15表面性能模型建立及工艺参数优化

目的基于超声滚压后GCr15试样表面粗糙度和表面硬度与工艺参数之间的数学模型,获取超声滚压GCr15的最佳工艺参数。方法首先,通过单因素试验筛选4个工艺参数的取值范围;其次,建立基于响应曲面的超声滚压GCr15表面硬度及表面粗糙度预测模型;再次,基于遗传算法对2个预测模型进行多目标复合优化,得到最佳工艺参数;最后,针对多目标优化结果进行试验验证。结果在超声滚压处理GCr15时,滚压静压力及滚压次数对试样表面硬度及表面粗糙度的影响极显著,转速的影响不显著;进给量对表面硬度有显著影响,对表面粗糙度的影响不显著。粗糙度模型受到静压力和滚压次数双因子交互作用的影响,硬度模型不受交互作用的影响。基于遗传算法进行多目标优化得到的最佳工艺参数如下:转速为207 r/min,进给量为0.34 mm/r,静压力为0.49 MPa,滚压次数为3。在最佳工艺参数下得到试样的最低表面粗糙度为0.34μm、最高硬度为60.5HRC。结论基于响应曲面法的GCr15超声滚压表面性能预测模型准确有效。采用最优工艺参数能够获得最优表面质量。

三峡库区大型钢吊箱围堰设计与施工研究

重庆市奉节县某大桥位于三峡库区的深水区,施工期大桥7#桥塔处最大水深约47m,水位变幅高达30m,桥塔位置地质条件复杂。为解决承台及桥塔施工的难题,大桥7#桥塔采用双壁钢吊箱围堰,按先成桩后围堰的顺序进行施工。钢吊箱围堰外轮廓尺寸为50.7m(长)×31.5m(宽)×43.0m(高),壁厚2.0m,竖向共分7节。围堰设计过程中,考虑了制造、运输和安装的不同工况,计算结果显示围堰构件不同工况下均安全可靠,满足施工要求。

适用快速施工的桥梁承台加固用钢吊箱围堰结构设计

加固用围堰设计面临着"限高度、大流速、高潮差"的复杂作业困境以及钢吊箱围堰基础加固施工所存在的封底困难、混凝土和钢材浪费严重、钢板周转率低、拼装慢且拆除难等普遍问题。本文以某大桥桥墩基础加固工程为背景,通过对钢吊箱的侧壁模数化合理划分与设计,并以凹槽与凸榫快速承插式的连接,实现任意钢吊箱结构尺寸的模数化快速拼装,极大地降低了起吊拼装技术要求,提高了拼装效率和钢吊箱重复周转利用率。同时,通过数值分析和现场监测,验证了该结构的有效性。

马鞍山公铁两用长江大桥主航道桥Z4号墩围堰施工关键技术

马鞍山公铁两用长江大桥主航道桥为(112+392+2×1120+392+112)m三塔钢桁梁斜拉桥,Z4号墩承台为矩形倒圆角结构,平面尺寸89.2 m×54.7 m,高10 m。承台采用先平台后围堰方案施工,围堰为双壁钢套箱结构,平面尺寸93.6 m×59.1 m,高35 m,高度方向上分为4层(顶节为单壁,其余为双壁)。底节围堰采用分块制造、水中浮态连接的施工技术,解决了围堰在长江航道整体制造、运输的难题,同时简化了施工工序,保证了围堰快速化施工。底节拼装后对称、分块接高第2节和第3节双壁钢套箱围堰,然后分区取土下沉,通过在围堰各分块上设置高精度空间姿态测量装置,依据数据分析结果动态调整围堰分块后拼接角度及下沉过程中的姿态,保证了围堰顺利下沉到位。底隔舱和封底混凝土采用插管法分区、交替浇筑,并在底隔舱上增加横向支撑,解决了因底隔舱跨度较大,封底混凝土灌注时底隔舱和围堰侧板连接处受力较大的问题。围堰抽水后封底混凝土止水效果良好,已顺利完成承台浇筑施工。

中马友谊大桥主桥深水基础临时结构设计及施工技术

援马尔代夫中马友谊大桥主桥为(100+2×180+140+100+60)m混合梁V形支腿连续刚构桥,主墩均采用高承台群桩基础。该桥主墩基础施工面临珊瑚礁地层、深海、长周期波涌浪、航空限高及31个月超短工期等不利条件,桩基础采用全栈桥+钻孔平台方案施工,承台采用有底单壁钢吊箱围堰方案施工。在深水基础临时结构设计时,采用高桩大跨栈桥,应用半刚构体系将栈桥跨度提高至46.4 m;通过试桩等效水平推力试验得到钢管桩在波流循环作用下礁灰岩地层承载力设计依据;研发一种带叠合底板的钢吊箱围堰,解决了素封底混凝土开裂失效的问题。施工时,通过钢管桩打入性分析验证了大直径钢管桩在礁灰岩地层中施沉的可行性;研发高精度海浪预报系统,寻找作业窗口,保证栈桥沉桩效率;应用大刚度导向架及高精度调位系统,控制钻孔平台钢护筒基础的施沉精度;采用平台装配式整体吊装工艺,提高了恶劣海况下的施工效率及安全性;采用水封+干封二次封底工艺,保证了钢吊箱的封底质量。主桥深水基础下部结构在14个月时间完成,达到施工安全和主体结构质量控制目标。

预弯波形钢腹板钢箱-混凝土组合轨道梁设计及截面参数分析

针对跨座式单轨交通系统中钢箱-混凝土(钢-混)组合轨道梁自重大、体外预应力施加困难等问题,提出梁宽为1250 mm的预弯波形钢腹板钢-混组合轨道梁。基于数值模拟方法,初步设计了轨道梁数值模型,对轨道梁进行承载力计算和自振特性分析,验证结构设计的合理性。在结构布置合理的基础上,通过对轨道梁内置钢箱截面参数进行分析,总结轨道梁承载力变化规律,并与初始截面对比获得轨道梁最优截面形式。结果表明:轨道梁结构设计合理,截面参数满足结构强度、刚度要求;轨道梁动力特性满足结构设计要求,在加入横撑与平联结构后可运用于实际工程。由于钢板厚度对轨道梁局部应力具有一定影响,因此提出适用于组合轨道梁的优化设计方案,与初始设计方案相比,用钢量减少了25.3%(约为3.26 t)。

超大直径圆形钢围堰设计与安装关键技术

结合芜湖长江公路二桥南主墩钢围堰,介绍圆形钢吊箱围堰的设计与施工。为满足承台施工需要,采用内径39m的圆形钢吊箱围堰,高22m,壁厚15m。钢围堰设计结合了钢吊箱制作与安装条件,钢吊箱壁体分12个块段进行卧式阶梯形组装与焊接,场内平板车滚装上船;钢吊箱悬吊系统采用软硬结合拉杆适应围堰与护筒偏位;钢吊箱底板采用投影法开孔顺利下放;底板和钢护筒之间设置自适应封堵装置;封底导管采用“八卦形”导管布置法精细化控制封底高程。钢吊箱封底抽水完成后未出现渗漏水,结构安全可靠。

SolidWorks设计软件在平口资水大桥双壁钢吊箱围堰设计及施工中的应用

利用焊件功能初步设计的同时模拟加工,装配体的功能可以模拟围堰侧板安装,针对围堰的使用环境和受力情况同时考虑加工的便捷性,不断深化、优化设计,最终选出受力合理、结构简单、易于加工安装的双壁围堰设计及加工方案,成功地将4个总计约1500 t的双壁钢吊箱围堰施工工期压缩至2个月。经过实践证明,SolidWorks设计软件不仅仅局限于机械设计,在道路工程钢结构设计中同样可以提高设计、施工的效率,为后续公路工程临时钢结构设计提供了新的思路和工具。

异形钢箱拱肋吊装施工力学分析与吊耳优化设计

针对异形钢箱拱肋在吊装施工过程中的力学分析和吊耳设计问题,以京雄高速永定河特大桥为工程背景,建立异形拱肋节段在吊装施工中的有限元模型,根据约束点反力最小原则对模型边界条件的施加方案进行分析和比选,计算出拱肋节段的吊带张力。进而推导吊装角度的计算公式,通过吊带张力和吊装角度确定出吊耳的设计荷载后对吊耳结构进行尺寸优化,并对优化后吊耳结构和拱肋结构进行了强度分析,给出了拱肋局部加固方案。分析结果表明,采用有限元法计算出的吊带张力可为吊耳位置的布置、吊带吊具的选型和吊耳的设计提供参考;优化后的吊耳在满足强度设计要求的同时减重率达33.55%,确保了异形钢箱拱肋结构在吊装施工中的安全,降低了吊耳的制作成本。

曲线钢箱梁桥优化设计研究

对影响曲线钢箱梁桥的稳定性因素进行了梳理总结,重点对曲线钢箱梁桥的抗倾覆设计和桥面横隔板挖孔方式行了优化研究,通过加宽横梁或支承牛腿和对支座增重,既可以提高曲线钢箱梁桥的整体稳定性,还能对桥梁应力集中部位进行加固,防止支承因为局部应力过大出现局部屈服。通过研究桥面横隔板的挖孔方式、横隔板高度以及桥面厚度对挖孔自由边应力的影响,确定了桥面横隔板相关设计参数,为曲线钢箱梁桥整体优化设计提供参考。

新光大桥桥墩钢板桩围堰的优化设计与监测

新光大桥5#和6#桥墩支护方案采用钢板桩加钢支撑的支护体系,用石粉导渗的不封底方案.文中着重介绍了该围堰支护体系方案的优化设计,并将设计结果和监测结果进行比较,探讨了两者在钢板桩桩身位移上产生较大差异的主要原因:(1)在钢板桩墙受力的初期,桩之间存在相互滑动,致使墙整体刚度显著削弱,变形量比设计值大,后期随着桩之间相互作用的增大,相对滑动被约束,墙的整体刚度得到恢复,此时的变形增量与设计值相近;(2)由于钢板桩间的纵向接头刚度小于钢板桩本身的刚度,致使变形在接头附近集中.文中最后指出,在进行钢板桩围堰支护体系的设计时,钢板桩在不同的受力阶段应取不同的模量,支撑的安全系数应比钢板桩的大.

海上承台双壁钢吊箱围堰设计与施工

以大连长海县长山大桥为工程背景,介绍海上承台双壁钢吊箱围堰的设计和施工,双壁钢吊箱围堰同时作为承台防撞结构永久保留;对双壁钢吊箱围堰作为海上施工临时结构的构造特点、结构形式进行详细阐述,并对海上施工临时结构的设计荷载取值、设计控制工况进行分析,通过MIDAS Civil 2006建模整体计算设计结构构件,验算各工况下围堰各部分受力情况,整体介绍了双壁钢吊箱围堰海上拼装、整体吊挂下放的施工方法。

马鞍山长江公路大桥钢吊箱兼作钻孔平台设计

马鞍山长江公路大桥主桥为2×1 080 m三塔悬索桥,该桥中塔承台采用钢吊箱围堰法施工。考虑钢吊箱围堰需满足护筒插打导向、钻孔依托平台、承台施工围水结构及渡汛4个功能,将钢吊箱围堰结构设计为底板、壁板、内支撑桁架及定位系缆装置四大体系。设计计算下水、浮运、锚碇定位、转化为钻孔施工、渡洪、封底浇筑、吊箱抽水及承台施工8项内容,各项计算结果均满足规范要求。

东海大桥近岛段工程海上墩吊箱围堰设计与施工

结合东海大桥近岛段海上墩钢吊箱围堰的施工实例,介绍在海上施工环境中钢吊箱设计与施工要点,在没有大型吊装设备的情况下为海上进行大型吊箱围堰的施工提供施工方法和技术。

平潭海峡公铁两用大桥非通航孔引桥围堰设计与施工

平潭海峡公铁两用大桥浅水区非通航孔(水深15m以内)引桥为跨径48m的预应力混凝土梁桥,采用钻孔桩基础,基础采用围堰施工。围堰采用钢吊箱结构,平面尺寸为14.8m×23m,高12.3m,围堰内设2层内支撑,经围堰封底后抽水抗浮和浇注承台后抗沉工况计算,确定封底混凝土厚2m。结合平潭海域海况特点,充分考虑波浪力的作用以及潮差大的影响,钻孔桩施工后,整体拼装吊箱围堰,利用千斤顶整体下放围堰至设计标高;在围堰内设置了3层导向限位装置,以保证入水后的围堰安全;在围堰封底抽水后,对围堰吊挂系统进行二次安装,再次安装吊杆和吊挂牛腿,以满足承台施工需要;围堰侧板和底板间通过销轴连接,并焊接斜撑杆,将底板和侧板固定,以抵抗波浪振动。

SCWCBM中钢悬臂优化设计

混凝土箱梁正交异性钢悬臂板拓宽方法(SCWCBM)是一种新型的不增设桥墩的箱梁拓宽方法.采用该法加宽后整个结构能协同安全工作的重要前提是确保钢悬臂结构与混凝土后浇隔板间的接触面受力合理,在此前提下,引入拓扑优化理论以指导钢悬臂梁的外形设计,并结合施加预应力的钢悬臂结构的受力特点,推导出保证接触面受力合理的横向体外预应力筋位置的理论范围的解析式.最终提出基于钢-混凝土接触面受力问题的钢悬臂优化设计思路:先对钢悬臂的外形进行拓扑优化计算,再利用推导出的解析式求出横向体外预应力筋位置的理论范围,随后进行接触面加劲肋的细部设计,最后验算接触面应力.按照该思路进行SCWCBM中钢悬臂优化设计可以减少不必要的试算次数,节约计算资源,为SCWCBM的推广提供理论支持.

平潭海峡公铁大桥通航孔桥桥塔墩围堰设计

平潭海峡公铁大桥3座通航孔斜拉桥的6个桥塔墩均采用哑铃形高桩承台,元洪航道桥N04号墩承台平面尺寸为81.0m×33.0m,厚9.0m,混凝土方量为18104m3。为节省造价,桥塔墩承台施工均利用主体防撞箱作围堰侧板,增加底板、系梁桁架、单壁隔舱、内支撑等施工结构,组成双壁钢吊箱围堰。单个围堰总长96.8m(含防撞梁),宽37.32m,高16.6m,入水深度12.88m,最大波浪力约20000kN。哑铃形围堰系梁区不封底,围堰分区抽水,承台分区分步施工,围堰从吊装下放、抽水至承台施工完成共有8个控制工况,采用MIDAS Civil和MIDAS FEA软件建立各施工阶段有限元模型,分析围堰、封底混凝土及已浇筑承台受力状况。计算结果表明,围堰各部分结构及已浇筑承台应力均满足规范要求,设计方案可行。

基于模态分析的鄄城黄河公路大桥优化设计

波形钢腹板箱形梁桥是一种较为新颖的桥梁结构形式.从结构的动力特性研究入手,通过改变不同结构断面形式、设置不同数量内横隔板,对结构动力特性的差异进行了比较分析,为鄄城黄河公路大桥的优化设计工作提供了技术支持,也为其它工程的设计提供了借鉴.

安庆长江铁路大桥下部结构设计

安庆长江铁路大桥全长2 996.8 m,主桥为（101.5＋188.5＋580＋217.5＋159.5＋116）m的钢桁梁斜拉桥。铁路等级为两线客运专线,两线Ⅰ级干线。3号、4号桥塔墩采用梅花形布置的37根φ3.0 m钻孔桩基础,按摩擦桩设计,桩长分别为108 m、110 m;1号、2号墩位于陆地上,设计为矩形空心墩,采用行列式布置的14根φ1.5 m钻孔桩基础,按摩擦桩设计,桩长分别为28 m、39 m;5~7号墩处于河道内,由于有防船撞要求设计为矩形实心墩。主桥3号和4号墩基础采用双壁钢套箱围堰施工方案,围堰采用无导向船的前后定位船锚碇系统定位。

港珠澳大桥浅水区非通航孔桥围堰设计

港珠澳大桥浅水区非通航孔桥为跨度85m的连续组合梁结构,其基础采用钢管复合桩基和预制墩台结构,基础采用无内支撑结构的双壁锁口钢套箱围堰施工。围堰长17.6 m、宽13.4m、高23.2m,壁仓厚0.75m。围堰设计成可拆装式结构,平面分为8块,各分块之间采用榫头式锁口与螺栓组合的方式连接。围堰主要由侧板、水平环板与竖隔板、围堰接缝三部分组成。根据施工过程中围堰受力的不同,分4个工况,采用有限元软件MIDAS Civil 2006及ANSYS建立各工况的有限元模型,分析围堰及封底混凝土结构的位移及应力。结果表明,在各个工况下,围堰及封底混凝土结构的最大位移及应力均小于规范允许值,满足规范要求。表明围堰在施工过程中受力安全、结构合理。