德清门户型人行景观桥梁设计

德清门户型人行景观桥梁为三跨等高变宽刚构钢箱梁桥,平面呈多段圆曲线布置,桥南侧设置一倾角为10°的钢管桁架拱门,拱门辅以吊索与梁体相接。介绍了该桥的设计要点,包括桥跨布置、结构形式、附属设施、景观设计、施工步骤示意及结构分析要点,可为类似景观桥梁的设计提供借鉴。

Truss Spar平台桁架管节点疲劳分析

Truss Spar平台在风、浪、流的作用下,结构受力十分复杂,准确分析其疲劳强度相当困难。通过建立Truss Spar平台三维有限元模型,利用HydroD软件进行载荷预报、波浪搜索,得到产生最大应力幅响应的最不利浪向和相位角。运用Sestra软件进行整体有限元分析,得到的结果作为桁架管节点细化模型的边界条件,再用Nastran软件进行局部分析求得节点的热点应力,修正壁厚影响。最后根据DNV规范的S-N曲线计算了管节点的疲劳寿命。

墩顶转体法施工的大跨度曲线钢桁梁桥总体设计及创新——以国道109新线高速公路安家庄特大桥主桥设计为例

国道109新线高速公路安家庄特大桥为全线的控制性工程,左右幅主桥分别位于半径1600 m和1500 m的圆曲线上,依次跨越丰沙铁路、永定河和现状109国道,桥梁施工安全、河道防洪和环保要求均较高。为解决上跨铁路需采用转体法施工以及桥墩阻水比偏高的问题,创新提出了大跨度曲线钢桁梁桥墩顶转体法施工以及大直径厚壁钢管混凝土桥墩的设计方案,左右幅主桥分别采用(248.95+248.95)m钢桁斜拉桥和(171.95+171+75.25)m连续钢桁梁,转体长度分别为(248+248)m和(171+171)m,水中墩采用钢管混凝土桥墩。结合桥位处相关工程建设条件,对桥梁孔跨布置、桥式方案、水中墩结构的选择依据进行分析,简要介绍主桥上部结构、下部结构及基础、转体系统等主要设计内容。该桥突破钢桁梁不宜采用墩顶转体施工的技术瓶颈,扩大了连续钢桁梁桥和墩顶转体技术的使用范围;采用大直径厚壁钢管混凝土桥墩,有效降低了墩柱截面尺寸,拓宽了钢管混凝土结构的应用范围;大跨度曲线钢桁梁构造及受力特性较为复杂,采用BIM正向设计技术,实现了复杂结构信息和设计意图的精准表达,提高了设计效率。

部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥冲击系数

为研究部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥车激动力放大效应,以某3跨连续部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥为研究对象,通过桥梁冲击系数定义求得桁梁桥挠度冲击系数与轴力冲击系数。对比分析了不同车速、桥面不平度、车重、填充系数等因素对桁梁桥冲击系数的影响,并采用MATLAB软件对共867个冲击系数进行拟合优度检验,得到95%保证率下桁梁桥冲击系数统计值。结果表明:部分填充混凝土后能有效降低矩形钢管组合桁梁桥下弦杆动力响应,但并没有降低桁梁桥在车辆荷载作用下的动力放大效应;车速对桁梁桥冲击系数的影响规律不可预测;桥面不平度是影响冲击系数的重要因素,桁梁桥关键截面冲击系数随桥面恶化显著增大,最大增幅约为400%;随着车重降低,桁梁桥关键截面冲击系数增大,最大增幅约为200%;随着混凝土填充系数的增大(下弦杆混凝土填充长度增加),由于桁梁桥下弦杆相对刚度提高,其冲击系数值略有增大;桁梁桥关键截面轴力冲击系数大于挠度冲击系数。在95%保证率下,该部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥冲击系数统计值为0.223,小于美国规范、澳大利亚规范、英国规范和加拿大规范中的冲击系数取值,但大于中国规范中的冲击系数取值,应引起桥梁设计者的高度重视。

重庆渝湘复线双堡特大桥主桥设计

重庆渝湘复线双堡特大桥主桥为2×405 m连续上承式钢管混凝土变截面桁架拱桥,矢跨比1/4.75,悬链线拱轴线,拱轴系数1.55。主拱圈由两幅拱肋和风撑组成。拱肋采用四肢格构式结构,单幅拱肋宽7.5 m,两幅拱肋横向中心距17.5 m。拱肋弦管采用Q390D钢,直径1400 mm,内灌C70自密实混凝土。风撑采用米字撑。拱上立柱采用双肢排架式空心矩形截面钢箱结构,桥面系采用连续钢-混组合梁,单跨27 m。中央拱座基础采用“浅挖拱座+桩基础”的构造形式,以适应岩溶发育区地质条件及降低连拱效应。拱肋采用900 m超长缆索吊装配合自平衡斜拉扣挂系统大节段吊装,桥面系采用地面组拼并张拉预应力、整体吊装的装配式施工方案。

钢管拱切线拼装坐标修正在ANSYS中的实现方法

钢管混凝土拱桥钢管拱肋多采用分段安装,可采用ANSYS的生死单元进行过程分析,受到未激活单元虚位移影响,节段单元在ANSYS程序中并非在切线位置上激活。针对桁式断面的钢管混凝土拱桥,提出用悬臂端节点位移平均值作为拱肋整个截面的位移来修正激活前的单元坐标,使其处在前一节段的切线位置上;给出了坐标修正的计算公式,编制了钢管拱安装计算命令流,用于一座320m跨钢管混凝土拱桥施工中。结果表明:在实现扣索一次张拉的前提下,实测扣索力与理论索力的误差在3%以内,上、下游拱肋高程差控制在5mm内,成拱后的拱肋线形与裸拱自重线形吻合良好。

考虑钢筋桁架楼承板的钢管混凝土框架抗连续倒塌性能

利用ABAQUS/Explicit对边柱移除工况下钢管混凝土柱-钢梁-钢筋桁架楼承板体系的抗连续倒塌性能进行研究。在确定材性选择、损伤定义以及建模方法的准确性的基础上,分析模型的竖向承载力与破坏模式、楼承板混凝土损伤云图、关键钢构件轴向应力,探究体系内梁柱的传力规律,并量化地分析主梁抗弯机制、主梁悬链线机制、楼承板机制所提供的竖向抗力。结果表明:在边柱移除工况下,钢管混凝土柱-钢梁-钢筋桁架楼承板体系表现了较好的抗连续倒塌能力;楼承板混凝土受拉损伤和钢筋桁架拉应力主要集中在上表面的负弯矩区和下表面的正弯矩区;镀锌钢底板拉应力和梁柱约束反力占比的变化过程侧面反映了抗力由破坏位置向非破坏位置传递的机制;加载前期G6主梁的压拱效应强于G1、G2主梁,但由于边柱失效工况的边界条件对G6梁的拉结较差,在加载中后期G6梁无法充分发挥悬链线作用;加载初始主梁抗弯机制和楼承板机制提供主要抗力,而当竖向承载力达到最大值时,主梁抗弯机制、主梁悬链线机制、楼承板机制抗力占比分别为42.7%、23.8%、33.5%。钢筋桁架楼承板对框架抗连续倒塌能力的贡献是不可忽略的,始终占总承载力的30%左右。

钢管混凝土桁式桥墩风速参数敏感性分析

为研究钢管混凝土桁式桥墩表面风压和风速分布随入流风速参数变化的敏感性,文中采用FLUENT 19.2建立结构风场模型,并通过改变入流风速和风向角的大小进行数值模拟计算和分析。结果表明,钢管混凝土桁式桥墩表面风压随入流风速大小的均匀增加呈非线性关系递增,且各根钢管构件均符合此变化规律,表面风速则随入流风速大小的均匀增加呈线性关系增加;而结构表面风压和风速随入流风向角的改变只在较小范围内发生波动,各根钢管构件符合迎风面积越大、压力越大的一般规律。

深业泰富银盈大厦结构选型与性能化设计

深业泰富银盈大厦位于深圳市罗湖笋岗片区,超高层塔楼为集办公和底部商业为一体的综合体。介绍了主塔楼的结构体系选型与性能化设计。塔楼结构高度为244.1m,地上53层,地下5层。结构体系采用带腰桁架的钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒混合结构体系,外框架由钢管柱与型钢梁组成。结构立面呈下部、上部矩形,中部收缩为类椭圆形,外框柱中部呈曲线布置而产生一系列的斜柱。重点分析了加强层的布置对抗侧刚度的提高效应,分析了不同加强层方案对结构性能的影响,介绍了斜柱引起的水平构件内力变化,针对结构特点采用了相应的抗震加强措施。最终通过合理的结构设计,保证塔楼整体结构与构件满足抗风与抗震的性能要求。

德余高速乌江特大桥主桥设计

德余高速乌江特大桥桥位处江面宽、岸坡陡,对(203+450+203)m组合梁斜拉桥和计算跨径475 m上承式钢管混凝土拱桥2个桥型方案进行比选,最终采用景观好、造价低、易养护的上承式钢管混凝土拱桥。主桥拱轴线采用悬链线,拱轴系数2.2,矢高90 m,矢跨比1/5.278。主拱圈由两幅拱肋组成,单幅拱肋为四肢等宽变高桁架结构,腹杆为钢箱和H形截面,竖腹杆与拱轴线中心径向布置。拱上立柱为钢箱截面,与拱肋、桥面系钢梁刚接。桥面系为槽形钢箱梁+粗骨料活性粉末混凝土桥面板的连续组合结构。拱座为梯形结构,采用扩大基础,交界墩采用变截面薄壁墩。采用斜拉扣挂、缆索吊装安装主拱节段、立柱单元及主梁构件。结构静力、稳定性计算及拱座受力验算均满足设计要求。

钢管混凝土桁架K型管节点的热点应力集中系数探究

为研究钢管混凝土桁架焊缝附近的应力场分布特征及焊趾处热点应力集中系数,以主钢管内填充混凝土的K型管节点为研究对象,建立了考虑主钢管与混凝土表面非线性接触行为的三维实体有限元计算模型,探究了焊趾处热点应力集中系数的分布规律。研究结果表明:1)主钢管与支钢管焊缝附近区域节点的第一主应力在冠趾处达到最大值;2)热点应力集中系数在鞍点附近节点达到最小值,而在冠趾与鞍点之间的中点或附近节点处达到最大值;3)采用两点外推法和三点外推法计算钢管混凝土桁架K型管节点的热点应力集中系数均是可行的,并且二者差异较小。

孝感市文化中心复杂超限结构设计

孝感市文化中心平面为椭圆形,且平面尺寸从下至上逐层扩大,是倒悬外挑结构。为解决结构外围设置钢筋混凝土斜柱、各层楼板开大洞、A、B座顶部结构相连等结构设计难题,提出以下加强措施:在与斜柱相交的内侧框架梁内设置预应力钢绞线从而简化力学模型确定楼板配筋;加强混凝土斜柱节点构造;A、B座相连的门厅通高区域柱顶设置混凝土拉梁形成水平桁架;A、B座屋盖采用曲面四角锥网架结构;A、B座之间钢雨棚采用双向交叉布置的管形翼缘钢梁。结果表明,普通钢筋混凝土斜柱方案采取上述措施后用于倒悬外挑结构可达到经济高效、安全可靠的目的;管形翼缘钢梁应用于曲面结构可实现经济美观、受力合理、与建筑造型高度统一的结构,取得良好的综合效益。

南京某国家级重点实验室结构方案设计

文章以南京无线谷紫金山实验室为背景介绍其结构方案设计。紫金山实验室是国家级重点实验室,由于其特殊的建筑功能需求,存在着各种大空间暗室,在结构上表现为多层通高、高位转换等。经过各种结构方案设计研究比较,最终采用受力合理的屋顶吊挂桁架的方案,通过矩形钢管混凝土柱和屋面钢梁刚接的方案来减少计算长细比,从而解决柱子长细比超限问题,同时通过合理布置斜撑来调整整体方案的平面不规则情况。最后采用了钢结构框架-部分支撑-屋顶吊挂桁架的结构体系。

平面钢管桁架的面外稳定分析模型研究

受压主管无面外支撑的平面钢管桁架的承载能力主要由其平面外的稳定性控制,而其面外稳定性又主要取决于桁架相贯节点的面外转动刚度。推导K型对称圆钢管相贯节点的面外转动刚度计算公式,进行数值验证,在此基础上建立平面钢管桁架面外稳定分析的杆系有限元模型。进行平面钢管桁架面外稳定性的足尺试验研究,与杆系有限元模型的计算结果进行对比分析。数值分析和试验研究表明:提出的平面钢管桁架的面外稳定分析模型具有较高的计算精度,可以应用于实际工程的分析和设计。

装配式方钢管柱桁架梁节点单调加载试验研究

提出一种新型的装配式方钢管柱桁架梁节点,对4个足尺方钢管柱桁架梁节点试件进行单调加载试验研究。主要研究连接板厚度以及桁架梁的腹杆形式对节点的承载能力和破坏形态的影响,详细观察节点试件在单调荷载作用下的受力过程,分析节点的刚度、强度以及延性性能等指标,同时结合现有规范对节点的延性进行评价。研究结果表明,节点连接板的厚度对节点的承载力和刚度影响较大,桁架梁的腹杆形式对节点的承载力影响较大,此节点形式具有较好的延性性能,可满足规范中的抗震设计要求,可以在实际工程中应用和推广。

大连国际会议中心基于BIM的复杂空间钢结构安装关键技术

大连国际会议中心工程在全面采用BIM技术的基础上,对复杂空间钢结构的超大悬挑钢平台安装技术、高空悬挂结构安装技术、复杂空间管桁架网壳安装技术、超长空间弯扭钢柱安装技术、大型起重机械精确定位安装技术等进行了重点攻关,确保了工程的顺利实施,取得了良好的经济和社会效益。

大跨度方钢管空间桁架结构的稳定性分析

某体育馆的一榀方钢管空间桁架同时承受竖向及水平荷载作用,通过线性屈曲、几何非线性稳定及弹塑性非线性稳定分析,得到了临界荷载与位移的关系曲线.分析结果表明,同时考虑几何非线性及材料非线性能较好地反映结构的实际承载能力,该桁架结构具有一定的安全储备.

平面钢管桁架平面外稳定混合有限元分析

平面外失稳通常是无支撑平面钢管桁架在极限荷载作用下的破坏形式之一。在平面钢管桁架平面外稳定问题的求解方法中,采用梁-板壳混合有限元模型在完成整体稳定分析的同时,还可以得到节点区域实际的受力状况,且具有求解精度较高、单元数量较少的特点。根据混合有限元的基本原理,给出了混合单元交界上的结点约束方程。针对混合有限元求解方程的特点,为避免在求解上遇到数值困难,给出了混合单元模型在单元划分、求解方法上的原则和建议。数值算例与试验结果表明,混合有限元模型计算耗时较少,能较为准确的分析平面钢管桁架平面外失稳过程,提出的求解方法及建议较好的避免了数值困难的产生。

钢管桁架屋盖结构静动力性能的有限元分析

武汉市某体育馆上部采用圆钢管拱桁架屋盖结构,由两榀方钢管立体桁架支承.通过考虑10种不同的荷载工况组合,得出拱桁架上、下弦杆的轴力随跨度的变化情况.为探讨边界条件对拱桁架结构极限承载力的影响,选取四种不同的模型进行弹塑性双重非线性分析,并得到荷载-位移全过程曲线.拱桁架与立体桁架之间的连接分别按铰接和刚接处理,分析比较了屋盖整体结构的自振频率及振型,并借助ANSYS,采用振型分解反应谱法研究其抗震性能.结果表明,支承刚度对拱桁架的极限承载力影响显著,屋盖整体结构在水平地震作用下的反应不明显.该屋盖的承载力及变形均能满足要求,且具有一定的安全储备.

矩形钢管混凝土桁架静力性能非线性有限元分析

为了研究矩形钢管混凝土桁架的静力性能和分析模型,采用非线性有限元法,建立了两种不同的杆系模型,并将分析结果进行比较.结果表明:单材料模型对矩形钢管混凝土桁架的分析结果较为可靠,但材料本构关系成为有限元分析的关键;矩形钢管混凝土桁架的破坏并不是杆件造成的,而是由节点失效引起的,且失效将发生在相对变形量较大的节点位置;分析所得极限承载力为桁架节点发生塑性变形时荷载值,与桁架整体极限承载力稍有偏差,但分析模型能够满足桁架在桥梁结构中的设计要求.