引江济淮淠河总干渠渡槽桥概念设计

引江济淮淠河总干渠渡槽桥是安徽省1号工程引江济淮河道上的一座通水、通航桥梁,桥上水体重量约4万吨,且旱、涝水位变幅极大,属于超量级可变重载。针对该桥竖向刚度和竖向位移、开口断面抗扭能力以及先建后挖的边坡稳定和基础变位等难以控制的问题进行概念设计。该桥采用左右分幅、上桁下拱的结构方案,有效控制了下挠和上拱值,较好地解决了竖向刚度和竖向位移变幅问题;采用上开下合布置形式,梁式U形槽下设置2个拱片+M形横联,有效控制了侧倾和压弯下挠,解决了U形槽的横向变形和扭转问题;采用外桁内波布置,创造性地采用了一种波形板槽壁,通过叶摆式支撑板连接在桁架桥上,解决了水槽与桥体传递力线、水凉钢热的温差效应、水体与桥槽的流固耦合等问题,并采用水工试验等验证了结构的减振作用;采用分阶段的土体开挖施工方案,形成时间差,解决了先建后挖的边坡稳定和基础变位问题;设置分流岛结构、观景平台和监控景观塔,解决了大体量桥体景观设计问题。充水试验结果表明桥梁结构状态良好。

基于BIM技术的高低位组合钢栈桥应用研究——以巴河大桥为例

在特大桥的建设中,栈桥作为重要的水上通道得到广泛应用,栈桥设计也是桥梁工程顺利实施的重要环节。以巴河大桥5#墩基础、墩柱施工为工程背景,针对桥址区巴河水位变化较大的特点,为确保次年汛期前的主墩施工进度,采用高低位组合钢栈桥方案,并利用“BIM(建筑信息模型)+数字仿真分析”技术进行模拟与结构分析。通过GIS(地理信息系统)获取各阶段洪水位高度,以此确定栈桥搭设高度,随后利用MIDAS软件对高低位组合钢栈桥结构各部件进行验算。结果表明,高低位组合钢栈桥结构设计合理,整体稳定性及安全性满足使用要求。高低位组合钢栈桥的成功应用,可为同类型工程的施工提供一定参考和借鉴。

某超高层项目钢管混凝土组合柱应用

某超高层项目荷载较大,导致框架柱截面较大,严重影响建筑空间使用。采用钢管混凝土组合柱,和型钢混凝土柱相比,标准层每根柱节约建筑有效使用面积1.5~1.8m^(2),结构主体成本节约近1000万元。提出了对钢管进行开孔的梁柱节点做法并分析五种不同节点方案,采用大型通用有限元软件ABAQUS进行仿真分析,充分考虑框架梁对节点的约束作用,得到五种节点方案的极限承载力及钢管的最大应力,结果表明采用钢管开孔的梁柱节点做法可行,并得到最合理的开孔形式;分别对7种不同箍筋形式进行受力性能分析,并考虑实际施工因素,得到最为合理的箍筋设置形式。

The Minaret of the Great Mosque in Algiers,a Structural Challenge

The Great Mosque in Algiers will be the third largest mosque in the world and its minaret the highest. The region has a high seismic risk. The project designed by a German team of architects and engineers is under construction and will be finished by 2016. Due to the minaret slenderness and to the special composite structure chosen to withstand lateral loading, the structural design faced some challenging aspects. The paper presents the design philosophy, some significant structural features and details of the minaret structure.

大伞裙结构对复合绝缘子积污特性的影响

为了探究在不同部位改装大伞裙对复合绝缘子积污特性的影响,以FXBW4-110/100型复合绝缘子为基础原模型,构建3种大伞裙结构模型。采用COMSOL Multiphysic对4种绝缘子模型进行积污特性数值模拟,对比分析其附近流场和电场分布差异,探究其在不同风速、粒径、和电压类型下绝缘子表面的积污规律。结果表明:在适当部位改装大伞裙可以改变复合绝缘子近壁区域的流场分布;当所改装的大伞裙尺寸相对较小且片数较少时,复合绝缘子附近的直流电场强度分布几乎不发生变化;同一污秽颗粒粒径下,随风速的增大,积污量呈上升趋势;直流电压作用下,复合绝缘子始末端改装大伞裙即模型I,在低风速时积污量为原模型的75%~95%,且随着风速的增大,积污量差距先增大后减小;交流电压作用下,模型I的积污量以原模型积污量为基值上下浮动,而模型II和模型III在1~3 m/s时的积污量约为原模型的50%~90%。

超大类矩形断面复合顶管施工力学性能研究

依托上海轨道交通14号线静安寺站工程,介绍了超大类矩形断面钢-混凝土复合顶管的结构构造、加工制作与施工监测方案,重点分析应力监测数据并结合数模结果揭示了管节在顶进及后续施工中的受力性能,以此来研究大埋深软土地层中新型超大断面顶管的施工力学特性.结果表明:对于顶管中的任一管节,钢板与纵向肋板的应力在该管节顶进初期与全钢管顶推完成时出现较大波动,而中间段基本稳定在某一数值,且钢板轴向受力相比环向受力对管节纠偏更敏感;同一顶管不同管节在施工过程中的应力和位移分布一致:应力分布较为均匀,峰值应力位于顶推面拐角附近;变形趋势为竖向内凹、横向小幅外凸,峰值形变位于竖向跨中;管节峰值应力随顶管推进逐步增大,但均未超过弹性极限,峰值形变保持稳定;钢板的环向应力由水土压力控制,应力分布为上部受拉、左右受压,轴向应力由顶推力控制,其中竖直方向上的轴向应力也受管节竖向偏转和外壁环向荷载的影响;纵向肋板的轴向应力在水平方向上由顶推力控制,在竖直方向上由外壁环向荷载控制;后续施工过程中,顶管受力相对稳定.影响范围方面:注浆加固对钢板和纵向肋板的受力均有较大影响;管节环向焊接主要对钢板的环向与轴向受力有较大影响;钢筋绑扎和混凝土浇筑仅对钢板的环向受力有较大影响.

超疏水/电热协同防/除冰策略在冰风洞中的实验研究

无人机结冰严重威胁飞行安全。无人机可供能量不足,因此需要一种节能的结冰防护策略。本文以一种内嵌电热膜与外喷涂超疏水涂层(Super‑hydrophobic coating and embedded electro‑thermal film,SHS‑EET)的一体化玻璃纤维复合翼型为研究对象,采用比例积分微分法(Proportional integral derivative,PID)调节表面温度和加热功率。在结冰风洞中开展试验验证了该策略的防/除冰性能。结果表明,没有热源的超疏水涂层不能避免积冰的形成。此外,SHS‑EET策略下除冰时间缩短了64.6%,能耗降低了72.3%。当表面温度低于10℃时,SHS‑EET实现了干防冰效果,对比电热膜布置在蒙皮内表面的玻璃纤维复合翼型(Fiberglass airfoil with underground electro‑thermal film,FG‑UET)只能实现湿防冰效果,能耗降低了27.5%。混合防/除冰策略有利于无人机结冰防护系统的发展。

西部股权投资基金基地项目超限高层结构设计

西部股权投资基金基地项目为7度抗震设防区的钢管混凝土柱-钢梁-钢筋混凝土核心筒混合结构,结构高度189.7m,存在扭转不规则、楼板局部不连续和其他不规则三项不规则项,还存在大跨度悬挑桁架、竖向构件局部转换、塔楼与裙房不设防震缝、体型较大的幕墙裙摆钢构架等情况,属于超限高层结构。针对结构超限和其他抗震不利情况,提出了抗震性能化的设计目标,对塔楼进行了多遇、设防、罕遇地震作用下的等效弹性分析与弹塑性时程分析,对结构的主要构件进行抗震性能目标验算。针对穿层柱、楼板舒适度、悬挑桁架、幕墙裙摆钢构架、复杂节点等进行了专项分析,并对分析结果提出了有效的抗震加强措施,以确保结构安全。

深圳岗厦北交通枢纽超大跨地下中庭结构方案研究

深圳岗厦北交通枢纽中庭结构跨度51.2m×48m,是远超常规的大型明挖地下结构;通过方案比选,确定采用主要受力构件为钢-混凝土组合梁和大直径钢管混凝土柱的平板正交主次梁框架结构体系。计算了中庭大跨结构在各种工况下的受力,验算了结构的承载力、位移、裂缝宽度等指标;分析了结构在分别拆除五种关键受力构件时的受力,评估了结构的抗连续倒塌性能;建立了大跨结构模型,对比了结构在无防火保护和采用防火措施下的抗火表现;分析了站桥合建关键转换梁节点受力状况;比较了4个临时支撑布置方案,核验了施工阶段结构内力。结果表明,结构在三向地震作用下的力学响应满足设计要求;关键受力构件失效后仍具有较高的剩余承载力;采取设计抗火方案后结构的抗火性能满足要求;关键转换梁节点构造合理,受力性能良好;按比选后方案设置的临时支撑可以显著降低施工阶段的内力,施工阶段的受力满足要求。结构设计合理,性能优良。

浅约束效应超体量钢箱混凝土力学行为研究

区别传统小尺寸的钢箱(管)混凝土结构,超体量钢箱混凝土结构尺寸大、截面含钢率低、板件宽厚比大,钢箱与混凝土之间的约束效应减弱,二者可能出现变形不协调的情况,呈现浅约束效应特征。小尺寸矩形钢管混凝土的力学行为已开展部分研究,却鲜有关于超体量钢箱混凝土的研究报道。为此,开展了浅约束效应超体量钢箱混凝土力学行为研究,首先建立了基于Abaqus的精细化模拟策略,作为超体量钢箱混凝土力学行为的底层模拟工具,并结合工程实例验证了其准确性。系统分析了超体量钢箱混凝土在轴压作用下的极限承载能力、结构韧性、截面应力分布发展情况、变形协调规律等力学指标,并与普通钢筋混凝土构件、圆形钢管混凝土构件进行了力学行为对比,详细阐明了超体量钢箱混凝土的浅约束效应。最后,考虑浅约束效应下钢箱对混凝土的强度提升,建立了超体量钢箱混凝土轴压承载力简化计算公式。研究成果可为拓宽超体量组合结构应用场景提供技术支撑。

杭州国际中心超高层结构抗风设计

杭州国际中心项目包括两栋超高层塔楼(主塔、副塔)及相连裙房,两栋塔楼采用钢筋混凝土核心筒-钢梁-钢管混凝土柱结构体系。塔楼平面为短边凹入的近矩形,立面为竹节造型,结构侧向刚度较柔、横风向响应较大。通过风洞试验,研究了各风向角下有周边建筑、最不利风向角下无周边建筑工况下的风荷载。结构风振舒适度分析采用根据当地风气候分析所得的折减后10年重现期风速值,并补充验算了1年重现期风振舒适度。针对风致加速度响应较大的副塔进行了敏感性分析,对结构构件进行了适当的加大。结果表明:风洞试验结果大部分略大于规范风荷载,但是二者相差不大,风荷载沿竖向分布较均匀,未由于体型特殊而产生不合理的较大风致响应。两栋塔楼风振加速度均能满足正常使用要求。

基于PID串并联结构可变的复合电源再生制动控制方法

针对现今应用广泛的增程式电动汽车动力电池存在过充过放,影响其使用寿命的问题,同时为减少动力电池维修和更换的成本,并能将再生制动回收的能量充分利用。提出串并联结构可变复合电源结构,利用再生制动技术回收车辆制动能量,改善复合电源的工作模式,用超级电容来承担过充过放的极限功率。提出了通过输出固定占空比,控制再生制动电流恒定,实时监测超级电容两端电压恒定,回收再生制动能量,并高效应用。基于PID闭环控制优化再生制动控制方法,通过MATLAB/Simulink搭建仿真平台,对两种再生制动控制方法进行仿真与验证,研究结果证实该方法的有效性,优化之后效果明显。

带水平加强层的超高层组合结构设计与分析

办公塔楼建筑高度245.6m,经过多个结构方案论证,结合建筑特点,采用了钢管混凝土柱+钢梁+钢筋混凝土核心筒的组合结构体系,并设置一个环带桁架加强层。分析了核心筒收进和加强层对结构受力性能的影响并采取改进措施,采用多种计算软件对结构进行抗震性能分析、施工模拟分析、外框柱稳定分析和大偏心梁柱节点分析。结果表明,主体结构能到达预定的抗震性能目标,结构安全可靠;不同施工方式影响竖向构件变形差和水平构件的内力,施工图设计时应考虑框架梁跨中附加弯矩对构件承载力的影响和近墙端附加剪力对预埋件的影响;穿层柱的Euler临界承载力远大于大震下的轴力设计值,穿层柱在大震下的稳定承载力有较多富余;对长矩形钢管混凝土柱大偏心梁柱节点在钢梁端部增设水平加腋翼缘和斜向腹板可有效改善节点偏心受力。

装配式钢结构超高复合硅钙板防火隔墙施工技术

为解决钢结构超高复合硅钙板防火隔墙施工技术的难题,本技术以BIM技术为辅助,首先合理划分防火板的接头,使得防火板的竖向接头原则上在竖向轻钢龙骨上,横向接头在横向轻钢龙骨上;以施工升降车为主要作业机具,先安装主龙骨,后安装次龙骨。通过在广药生物医药城白云基地物流项目(一期)等若干项目的应用表明:利用BIM技术实现了材料的最优下料,减少了板材的切割和接缝;利用升降车可以减少甚至可以取消脚手架的搭设,减少技术间隙,节约工期。该技术应用点在于整个施工过程应合理策划便于施工升降车的撤场。

上海中心大厦施工过程数值分析与监测研究

超高层建筑施工周期较长,施工过程中结构时变、材料时变、荷载时变等将对结构受力性能产生影响。为对超高层结构施工过程进行有效监控和分析,以上海中心大厦实际施工过程为例展开研究。建立了考虑施工过程的有限元模型,同时对施工过程进行了长期监控;采用现场监测和数值模拟计算结果进行比较,通过调整有限元计算模型来预测后续施工过程中的结构状态。研究结果表明:自振频率识别值比有限元结果偏小,混凝土材料时变对竖向变形及构件内力影响明显,考虑季节温差的竖向变形计算结果与实测数据较为吻合。

航空铝合金及其材料加工

为了满足飞机不同部位对结构材料服役性能的苛刻要求,面对被复合材料等其他结构材料替代的激烈竞争局面,铝合金材料不断发展新的合金及其材料的加工技术,设法提高其综合性能及其均匀性,发展大规格材料及材料/构件一体化加工原理与技术。简介了飞机的发展对铝合金高综合性能及大规格材料的要求,阐述了航空铝合金材料由单一高静强度向高强高韧耐蚀抗疲劳高综合性能以及向大型规格发展的状况,概述了适应飞机发展的高性能铝合金材料的成分、组织与性能关系的相应调控原理与技术,并对高强铝合金厚板加工的一些创新技术关键进行了简要介绍、分析与讨论。

地王大厦结构设计若干问题

深圳地王大厦是一座高达368m,横向高宽比为8.78的超高层建筑,结构设计上遇到不少新的问题.该大厦结构系由日本新日铁株式会社设计部设计,作为该大厦的结构设计顾问,作者有机会与设计者就诸多重大设计技术问题进行了咨询与探讨.现就地王大厦风载的确定,结构抗风抗震设计,特别是怎样计算与控制结构在风和地震作用下顶点和层间位移等关键技术问题给予说明与探讨,最后简单介绍了大厦建成后进行监测和测试的初步结果.

高速电火花线切割制备耐用型超疏水铜表面

采用高速电火花线切割机床在铜表面构筑复合粗糙结构,经自组装技术处理后得到了超疏水铜表面。结果表明,高速电火花线切割机床在铜表面构筑陨石坑-突起-鳞片-气孔-颗粒复合粗糙结构,该复合结构形成了"气垫"效应,实现了超疏水功能,表面静态接触角达153.73°,滚动角为2.33°。研究了脉冲宽度对表面疏水性能的影响,结果表明,脉冲宽度对铜表面复合粗糙结构的形貌和水滴在表面的接触状态都有十分重要的影响。随着脉冲宽度的增加,铜表面陨石坑直径随之增大,陨石坑深度减小,单位面积内的突起物数量随之减少。微观结构的变化导致水滴在铜表面的接触状态由Cassie模型向Wenzel模型转变。胶带剥离试验表明超疏水铜表面具有良好的耐用性,剥离后的试件具有良好的可修复性和时间稳定性。

仿贝壳结构的自组装有机-无机纳米复合薄膜的制备及结构表征

利用超分子自组装法在玻璃表面制备了聚合前后 DMTB/Si O2 和 DMCB/Si O2 复合薄膜 .在所制备的复合薄膜中 ,表面活性剂 DMTB和 DMCB既作结构导向剂 ,又作聚合单体 .用 FTIR,XRD和 TEM等表征了薄膜的结构 .结果表明 ,所制备的薄膜具有有机 -无机有序交替的层状结构 .DMCB/Si O2 和 DMTB/Si O2复合薄膜有机层与无机层间的距离分别为聚合前 3 .48和 3 .44nm,聚合后 2 .84和 2 .92 nm.

高强度混凝土–钢板组合剪力墙混凝土裂缝检测分析

结合长沙国际金融中心项目就钢板剪力墙应用进行研究,通过对组合剪力墙早期应变、温度监测和分析计算,得出组合剪力墙开裂状态,分析混凝土开裂原因,对后续施工的实际工程提出意见与建议,对钢板混凝土组合剪力墙结构耐久性的提高有一定的实际意义。