某船桁架式综合桅强度、刚度和振动计算分析

为研究某海洋科学综合考察船的桁架式综合桅的强度、刚度和振动性能,采用有限元软件MSC PATRAN/NASTRAN,建立综合桅结构及局部船体结构简化模型,根据《水面舰艇结构设计计算方法》有关载荷要求,对该桅体强度、刚度和振动进行有限元计算分析,结果表明该综合桅的静、动力性能满足要求。证明桁架式综合桅计算分析及其边界条件的简化选取方法具有一定的普遍意义,可供相关设计人员借鉴。

钢桁梁断面形式对公铁两用桥上列车气动特性影响

钢桁梁断面形式的不同可能会改变桥上列车的气动力,进而影响桥上列车运行安全性和舒适性。为此,以某千米级公铁两用悬索桥为工程为背景,通过风洞试验对三种常用钢桁梁断面形式的桥上列车进行测力、测压试验。研究结果表明,当单列车位于三种钢桁梁断面形式上的上游时,列车的阻力、升力系数无明显差异,而单列车位于下游时,列车的阻力、升力系数有较大的区别;在双车状态下,由于迎风侧列车的遮挡作用,改变了不同钢桁梁断面形式下列车的流场,使得钢桁梁断面形式对背风侧列车影响较小。无论列车位于上游、下游,其三种钢桁梁断面形式下列车的阻力系数、升力系数随风攻角的变化趋势一致。当列车位于上游时,其三种钢桁梁断面形式上列车顶部和底部圆弧过渡段都出现不同程度的流动分离,使得其列车平均风压系数不同;当列车位于下游时,三种钢桁梁断面形式上列车平均风压系数变化趋势一致,说明钢桁梁断面形式对下游列车的平均风压影响较小。列车位于上、下游时,其脉动风压系数会有显著的差异,其脉动风压系数的大小受腹杆布置形式的影响要比梁高的不同更为显著。本文研究结果可为大跨钢桁梁桥的断面形式选取提供参考和依据。

Design and Experimentation of Multi-Rod Grain Sampling Machine

In order to enhance grain sampling efficiency, in this work a truss type multi-rod grain sampling machine is designed and tested. The sampling machine primarily consists of truss support mechanism, main carriage mechanism, auxiliary carriage mechanism, sampling rods, and a PLC controller. The movement of the main carriage on the truss, the auxiliary carriage on the main carriage, and the vertical movement of the sampling rods on the auxiliary carriage are controlled through PLC programming. The sampling machine accurately controls the position of the sampling rods, enabling random sampling with six rods to ensure comprehensive and random sampling. Additionally, sampling experiments were conducted, and the results showed that the multi-rod grain sampling machine simultaneously samples with six rods, achieving a sampling frequency of 38 times per hour. The round trip time for the sampling rods is 33 seconds per cycle, and the sampling length direction reaches 18 m. This study provides valuable insights for the design of multi-rod grain sampling machines.

桁架式自动插装机器人控制系统设计

为了解决人工插装电子元件存在的效率及合格率低等问题,面向中小型3C企业的低成本桁架式线路板插装机器的控制系统开发,以电容插装为例,完成系统的上料、拾取、检测和插件等控制过程的设计,利用数据库完成插装关键信息的存储。系统采用通讯方式完成桁架式机器人的运动控制,具有控制灵活、成本低的优点;利用光电检测技术完成电容引脚距离检测、利用扭矩检测完成电容插入状态的判断,具有时间短、效率高的优点。系统经过实验测试,各项指标均满足设计要求。

移动式高比刚度桁架四通优化设计研究

针对移动式大口径光管,完成了高比刚度桁架四通的详细优化设计。采用有限元法,分析了32组方钢管对应四通的最大形变、最大应力、一阶模态频率、整体质量、光轴偏移角与壁厚的关系,再结合设计指标成功筛选出了最优方钢管的规格型号。同时采用控制变量法,保证质量相同的情况下将桁架式四通与板式四通进行了对比分析,结果表明桁架式相比板式在光轴偏移角上减小了1.15%,一阶模态频率上提高了89.19%,证明了桁架式结构的优越性。通过振动敲击实验测得桁架式四通的一阶模态频率为60.264 Hz,与仿真获得的63.385 Hz基本一致,证明了理论设计与仿真的准确性。通过长距离实际道路稳定性实验证明了该四通可以完全胜任项目的工程需求。

钢箱梁桁架式纵隔板疲劳开裂弹性阻尼支撑处治技术

针对钢箱梁桁架式纵隔板中出现的早发性、多发性、再发性疲劳开裂病害,分析桁架式纵隔板病害原因,基于能量法,提出将端部刚接斜腹杆变为端部铰接的弹性阻尼支撑处治技术。研制弹性阻尼支撑装置(Elastic-Damping Support Device,EDSD),将斜腹杆局部切除并安装EDSD,通过EDSD中设置的弹性阻尼单元耗散外部荷载输入结构的大部分能量,保障结构在长期车辆荷载等作用下的安全性和正常使用性能。结合某斜拉桥钢箱梁桁架式纵隔板疲劳开裂处治需求,开展了该处治技术实桥应用,并对其进行有限元分析及实桥监测。结果表明:钢箱梁内斜腹杆局部改造安装EDSD后可大幅降低斜腹杆应力水平,有效降低斜腹杆疲劳易损部位开裂风险,增加疲劳寿命;安装EDSD的斜腹杆上的既有裂缝均无扩展。

空间内倾鱼腹式钢桁梁人行天桥设计与创新

以某人行天桥为研究对象,介绍其桥型的建筑创意与结构设计,重点介绍桥梁结构创新点。主桥为单跨下承式简支空间鱼腹式变高钢桁梁结构体系,空间内倾的鱼腹式桁架为主要受力体系。上、下弦杆和竖杆间采用X型交叉钢拉杆代替传统的交叉刚性斜腹杆连接方式,首次将X型交叉钢拉杆应用于桥梁结构中。“双Λ形”桥墩柱脚位置采用剪力钉与PBL剪力键相结合的钢砼组合结构刚性柱脚连接节点。桥梁结构受力合理,造型优美,体现了造型与结构的有机结合。

钢筋混凝土类桁架式转换结构的设计与研究

提出了一种新型钢筋混凝土类桁架式转换结构。以番禺天河城为例,阐述了类桁架式转换与传统梁式转换、钢桁架转换的优缺点,并对比分析了这三种转换方案的整体指标和材料用量。除验算其中震安全性、揭示其受力机理外,还对类桁架转换层构件在大震、超大震下的弹塑性损伤做了评估,揭示其屈服机制。通过类桁架转换节点的三维有限元分析,验证其连接可靠性,并提出相应的节点施工措施。研究结果表明:钢筋混凝土类桁架式转换结构具有良好的受力性能,能拓展建筑使用空间,节省工程造价,方便施工,可实现高层框支结构的合理转换。

基于无应力状态控制法的K式钢桁梁桥起拱研究

目前工程上对于钢桁梁桥起拱问题的研究主要针对N式桁架节间,但K式钢桁梁桥节间的预拱度设置尚未有统一的计算方法。为解决K式节间的起拱问题,基于分阶段成形结构力学平衡方程,将节间的相对预拱度作为输入,推导得出各杆件伸缩量的数学表达式;针对下承式钢桁梁桥预拱度设置特点,进一步得出同时伸缩下斜腹杆与竖腹杆、同时伸缩下斜腹杆与上弦杆、同时伸缩上弦杆与上下斜腹杆共3种情况下的杆件伸缩公式,并借助实桥数据计算和几何试算进行验证。研究结果表明:该方法实用可行,充分验证了钢桁梁K式节间的无应力状态起拱为纯几何起拱,起拱过程不会产生附加内力和起拱支座反力。

超大型钢桁梁步履式顶推+滑块滑移施工受力分析

西安地铁10号线渭河特大桥主桥为主跨300 m的曲线上加劲连续钢桁梁桥,采用公轨合建,双层桥面布置,上部结构采用超大型钢桁梁与曲线加劲弦组合结构。主桥施工时先架设钢桁梁,再施工刚性加劲弦。钢桁梁采用步履式顶推+滑块滑移施工,顶推采用南、北双向同步施工。为保证顶推施工过程中主体结构及临时支撑结构的受力安全,采用MIDAS Gen软件建立主桥有限元模型,采用生死单元法进行施工全过程分析,对钢桁梁承载力、支座反力、合龙阶段落梁变形调整值、合龙阶段温度效应影响、顶推过程中不同步的影响以及瞬时阵风作用下顶推体系承载力进行分析验算。结果表明:钢桁梁的承载力及瞬时阵风作用下顶推体系承载力均满足规范要求;钢桁梁顶推时墩顶最大支座反力取值24000 kN;南侧W05墩与北侧L08临时墩落梁变形调整值分别取-60 mm和-40 mm,以消除合龙口端部下挠变形;以环境温度20℃为参考值,整体升温不超过10℃和上、下弦温度梯度为10℃以内时对合龙影响不大;顶推过程中横、纵向瞬时不同步位移建议分别控制在5 mm和20 mm以内。

混凝土叠合板分类及研究综述

叠合板因为施工方便快捷、整体性好,近几年在我国得到快速发展和应用。开展叠合板的研究,可以进一步优化叠合板相关性能,拓宽叠合板应用范围,推动其在装配式建筑中的应用,有利于加速推进建筑工业化发展进程。根据底板构造形式不同将叠合板分为平板型、钢筋桁架型、预制带肋型、空心底板型、双向密肋夹芯叠合板几大类,全面系统地论述了不同类型叠合板的研究进展,并对各类型叠合板以及不同类型板间连接技术的优缺点进行了归纳总结,提出现阶段叠合板研究中的问题和不足。

昌九高铁扬子洲赣江公铁大桥西支主桥方案比选

昌九高铁扬子洲赣江公铁大桥西支主桥为承载时速350 km高速铁路的大跨度公铁合建桥,主跨320 m,公铁混层对称布置,下层桥面中间布置双线无砟轨道高速铁路、两侧布置双向4车道城市主干路,上层桥面布置双向8车道城市快速路。结合桥址区建设条件,对跨径布置为(64+128+320+128+64)m箱桁组合梁斜拉桥和钢桁架拱桥2种桥型方案进行对比,结果表明箱桁组合梁斜拉桥受力明确,具有较好的施工稳定性和良好的经济性,为选定方案。针对扇形双索面密索体系、扇形双索面稀索体系和竖琴形双索面密索体系3种体系斜拉桥方案,从结构受力性能、施工难度、经济性、景观性等方面进行综合分析,最终选择受力合理、施工简便、经济性优、景观效果好的竖琴形双索面斜拉桥方案。桥塔采用花瓶形构造,主梁采用中间双桁、带挑臂的箱桁组合截面,结构受力合理,具有优良的整体性和结构刚度。

桁架-齿轮齿条式平台桩腿导向装置设计优选

位于升降基础内的导向装置是桩腿升降过程中所依赖的重要组件,平台的频繁升降也极易使导向装置造成损伤和脱落。通过选取三型具有典型代表意义的自升式平台,对其导向装置布置、限位方式、耐磨板与齿尖间隙以及固定方式等方面进行理论论证和案例分析,对所选取的三型平台导向装置设计特点和优劣进行对比并得出结论。

反向芬克式桁架桥施工分析与监控技术

从理论分析、数值模拟、风洞试验、施工监控及运营监测等多角度出发,深入探索了目前世界上主跨最长的反向芬克式桁架桥梁——杭州运河湾人行桥(15.9+150+15.9)m的结构受力特性、施工难点及应对策略、动力性能,以及振动控制措施。结果表明,施工监控实测数据(包括线形、应力、索力等)与数值仿真分析所得结果高度一致,充分验证了既定施工方案的合理性。同时,运营期的监测数据与有限元计算结果相契合,表明该桥梁结构已达到预设的设计目标。通过风洞试验和数值分析验证了该桥的抗风性能与抗震性能。可为反向芬克式桁架桥梁的建设与发展提供参考与借鉴。

智能衬砌台车在超大断面二衬施工中的应用

渝湘高铁重庆至黔江段重庆长江特长隧道是长江上游第一座高铁盾构隧道,超大断面盾构组装洞室为盾构机洞内组装施工场地,上部结构衬砌宽25 m×高11.64 m,厚90 cm,超大断面衬砌施工难度大,质量不易控制,为保证衬砌施工安全和质量,落实国铁集团“以工法定工装、以工装保工艺、以工艺保质量”理念,超大断面盾构组装洞室衬砌采用智能衬砌台车施工,台车为双门式桁架结构,配置自动布料逐层分仓带压浇筑系统、附着式+拱顶插入式振捣系统、液位压触式防脱空报警系统、台车定位系统、带模注浆系统及软搭接、可视化端头模等智能化系统和设备,实现了二衬混凝土分层逐窗自动布料浇筑、实时监控混凝土浇筑、掌握浇筑进程,提高了拱顶混凝土密实度,浇筑完成2 h后采用带模注浆一体机进行带模注浆作业,有效预防了拱顶脱空,可有效保障超大断面衬砌混凝土浇筑施工质量。

掘进巷道过大断层区支护技术

基于阜生煤矿1306运输顺槽掘进过DF7大断层期间围岩出现严重失稳现象,造成顶板支护难度大、破断率高、巷道掘进速度慢等问题,通过技术研究,对原顶板锚杆(索)支护进行合理优化,提出了“桁架锚索+梯形梁钢带+π型钢棚”联合支护技术。通过实际应用效果来看,大断层区支护优化后控制断层牵引导致围岩破碎、下沉现象,锚杆(索)失效率由原来的13%降低为4%,巷道过断层区掘进速度提高至4.8 m/d,取得了显著应用成效。

基于模态分析法的钢组合结构支座选取分析

为研究不同支座类型对结构振型和自振周期的影响,利用有限元分析软件SAP2000对西安某体育馆进行建模,研究刚性铰接支座与弹性支座两种支座类型下大悬臂桁架与网架组合结构的模态特性。结果表明:固定铰支座模型与弹性支座模型两者的自振频率相差较大,相较于弹性支座模型,固定铰支座模型第一阶自振频率由1.58741降低到1.1258,减小了41.0%,频率波动较大;弹性支座模型模态振型整体刚度分布均匀,属于整体振动,结构的第一振型以Z方向的竖向振动为主,振型-频率曲线更为平缓,更适用于大悬臂桁架与网架组合结构。

新型变截面导梁设计研究

导梁是桥梁顶推过程中增大顶推跨度、减小主梁悬臂长度的重要措施之一,以一座202m跨径的钢拱桥顶推导梁施工设计为例,详细分析了新型变截面导梁设计参数的选取、导梁截面的优化及导梁的整体模型与局部模型验算。经验算,在最不利工况下,导梁各杆件最大应力为263MPa,局部验算最大Mises应力为270MPa,均满足设计强度要求,各杆件刚度和稳定性均满足设计要求。在满足施工要求的前提下,最大限度降低导梁自重,节约成本,具有明显经济效益,可为同类施工提供参考经验。

大跨度铁路连续钢桁拱桥设计研究

尖扎黄河特大桥建设条件复杂,综合考虑桥址环境、通航、行洪和环境保护要求,采用(141+366+141) m连续钢桁拱桥一跨跨越黄河。从主桁桁式、节间长度、拱顶桁高、加劲弦高度、矢跨比、边跨长度、桥面结构形式、施工压重等方面对连续钢桁拱桥的受力、变形、用钢量进行了对比分析。结果表明:连续钢桁拱桥主桁桁式采用P式,拱顶桁高10 m,采用12 m和15 m相结合的节间长度,主梁系杆从拱肋下弦第三个节点通过,加劲弦高度28.59 m,矢跨比1/3.85,采用正交异性钢桥面时,结构受力合理、整体刚度大且美观经济;在满足梁端转角限值的情况下,边跨长度取141 m能够节省施工压重。依据比选出的结构参数和构造形式,对主桥进行了设计。

济阳黄河公铁两用特大桥桥位及桥式方案比选

济阳黄河公铁两用特大桥是济南至滨州铁路的关键控制性工程,结合沿线控制因素,对该段落内的3处桥位进行技术经济综合比选,与规划G308共通道跨越黄河的公铁合建桥位方案节省通道资源、与主河槽水流夹角小,行洪条件好,同时符合济阳站设站条件,最终确定为推荐桥位。在该桥位上,根据防洪、通航及构筑物等限制条件,确定了主河槽中采用(228+240+300) m不等跨布置孔跨方案。结合跨度、桥位处机场限高要求,提出了钢桁梁矮塔斜拉桥、上加劲连续钢桁梁及钢箱梁矮塔斜拉桥3种公铁两用特大桥主桥的桥式方案,孔跨布置均为(72+144+228+240+300+132+84) m。通过对结构受力、施工、接线条件及技术经济性等多个因素比选分析,发现3个桥式方案均能满足结构功能需求,但钢箱梁矮塔斜拉采用公铁同层,虽然降低了公路桥面高程,但公路接线条件差,上加劲连续钢桁梁刚度最大,但用钢量也大,经济性差,最终推荐采用公铁分层的钢桁梁矮塔斜拉桥方案。