Uplift Resistance Calculation and Sensitive Analysis of Jack-up Wind Installation Vessels

The uplift resistance calculation is an important basis for the construction decisions of the jack-up wind installation vessel and the design of the jacking system,and determines the operation risk and reliability in the installation process of the wind turbine. The influence factors of the pile shoe's penetration depth and uplift resistance are analyzed,and the calculation model and flow of the uplift resistance are given. Based on a construction example,the influence rules are analyzed for the change of the pile shoe's structural parameters on the penetration depth and uplift resistance.The analysis results show that the penetration depth is more sensitive to the width of the pile shoe,and the height has greater influence on the uplift resistance than the length and width of the spud. With the increase of the height,the uplift resistance may increase rapidly.Although the decreases of the length,width and height of the pile shoe may reduce the uplift resistance,the penetration depth may increase in the meantime. This will increase the pulling pile time and reduce the construction efficiency. So the parameters of the pile shoe should be optimized according to the adaptable geology condition so as to obtain the optimal uplift resistance and working efficiency.

直立锁边金属屋面系统抗风设计与结构承载力试验

直立锁边金属屋面因抗风揭强度不足常出现风揭破坏。为了详细分析直立锁边金属屋面系统的抗风揭性能,首先,提出了抗风设计关键技术问题。然后,对屋面关键部位的风荷载计算和屋面系统的结构抗力进行研究。最后,对如何选择抗风揭试验方法来获得结构承载力进行对比分析。结果表明,在计算屋面风荷载时,应重点关注局部关键部位,采取规范计算和风洞试验相结合的方法进行验证;在确定直立锁边金属屋面系统结构承载力时,需综合考虑抗风揭静态和动态试验结果。

直立锁边金属屋面抗风揭及防渗漏施工技术研究

金属屋面在使用的过程中一直面临着防风揭和防渗漏的关键技术问题。为了解决这些问题,以厦门国际博览中心会议中心项目中的金属屋面工程设计施工为背景,系统介绍了金属屋面防风揭和防渗漏的施工创新技术,有效增强金属屋面的抗风揭和防渗漏性能,以提高直立锁边金属屋面结构使用寿命和耐久性。

直立锁边金属屋面风揭破坏全过程分析

直立锁边金属屋面长期服役过程中,由于各种因素的影响,风揭破坏时有发生。国内外学者对其破坏过程及破坏形式进行一定探索,而风揭破坏阶段的划分及各阶段的标志仍缺乏清晰界定。使用自主设计的试验装置,以区域面力代替均布风吸力对直立锁边金属屋面进行静态承载力试验,结合表观现象与3D点云模型研究其破坏过程。研究发现:金属屋面的破坏过程可分为弹性、塑性、强化、失效、后承载力5个阶段,分别对应卸载变形可恢复、咬边处竖向板顶部与支座底部接触、竖向板顶部沿支座底部水平滑移,竖向板与水平夹角迅速扩展、竖向板顶部滑移至支座底部尽头,卷边间缝隙迅速增大、单边脱扣。对于服役状态下的金属屋面,在进入“塑性阶段”后,就已产生不可恢复的永久变形,应及时补强加固。设计时可依据抗风承载力及安全极限荷载给出2种承载限值。

金属板+TPO卷材双道防水在潇河国际会展中心项目中的应用

山西太原潇河国际会展中心中间组团金属屋面工程为复杂双曲结构,采用直立锁边镀铝锌PVDF钢屋面防水板+TPO防水卷材双道防水设计思路,在实现金属屋面系统防水等功能的同时,也保证了屋面双曲造型的完美呈现。本文重点介绍了该项目的屋面系统构造设计、屋面板选型、屋面排水深化设计、抗风揭等性能试验结果,阐述了提高金属屋面系统可靠性的各种设计措施。

清河站幕墙屋面设计创新

新建京张铁路清河站是新时期北京四大铁路客站之一。从工程概况和设计立意出发,结合本工程实践,总结了针对大体量、大跨度站房的倾斜玻璃幕墙系统和弧线形金属屋面系统的关键性能需解决的重难点问题,主要包括玻璃幕墙、结构、遮阳一体化设计,幕墙安全、防水、节能设计,金属屋面采光带设计、排水组织和多重防水构造设计、抗风揭设计等在设计过程中采用的创新性技术措施。

论提高无穿孔机械固定单层屋面系统安全性的技术措施

与防水卷材或保温材料相比,机械固定件在整个单层屋面系统中虽然所占份额较小,但恰恰是屋面系统抗风性能中最为关键的部分。本文介绍了无穿孔机械固定单层屋面系统抗风失效的常见形式,从屋面抗风揭设计计算、固定件排布、固定件承载能力、固定件性能、固定件安装施工管理等方面论述了提升无穿孔机械固定单层屋面系统安全性的技术措施。

大型综合场馆异形金属屋面构造施工分析

在沿海地区,台风、暴雨等恶劣天气严重影响金属屋面系统结构安全、制约项目施工进度。本文以台州国际博览中心项目为研究对象,介绍了大型场馆异形金属屋面的构造设计与施工,探讨了抗风、防水等重难点与施工关键流程。通过金属屋面构造层加强设计、优化设计节点、严控施工品质等措施,有效保证了沿海地区大型场馆异形金属屋面的抗风、防水、保温等功能性,为类似工程提供实践参考。

单层屋面系统在中国的兴起与发展(下)

全面系统回顾了单层屋面系统在中国的引入培育和规范发展的过程,包括走出去引进来学习欧美国家成熟经验、成立单层屋面技术分会、建立标准规范和系统性能测试方法、开展职业技能培训和大赛、推动系统配套件完善发展、鼓励屋面系统承建商专业化发展等。经过30余年发展,中国的单层屋面系统技术已基本上实现与国际接轨。

单层屋面系统在中国的兴起与发展(上)

全面系统回顾了单层屋面系统在中国的引入培育和规范发展的过程,包括走出去引进来学习欧美国家成熟经验、成立单层屋面技术分会、建立标准规范和系统性能测试方法、开展职业技能培训和大赛、推动系统配套件完善发展、鼓励屋面系统承建商专业化发展等。经过30余年发展,中国的单层屋面系统技术已基本上实现与国际接轨。

THE ANISOTROPY OF LOESS MAGNETIC SUSCEPTIBILITY IN THE NORTHEASTERN FRINGE OF QINGHAI-XIZANG PLATEAU AS AN INDICATOR OF PALAEOWIND DIRECTION

Estimates of the palaeo subaerial wind direction were studied systematically for the first time by using the anisotropy of loess magnetic susceptibility (AMS) measurements in the northwestern China. One hundred and forty undisturbed oriented aeolian loess samples were collected from Lanzhou, Linxia and Wudu areas for AMS measurements, which indicated the subaerial wind directions were not the same while the loess deposited. From the Early Pleistocene to Middle Pleistocene till Late Pleistocene, the wind direction experienced an anticlockwise rotation in the studied area. We suggested this change was related to the uplift of the Qinghai Xizang Plateau and the adjustment of current and landform effects.

考虑不同灌浆效果的海上风电顶部灌浆桩基础竖向抗拔承载力数值研究

海上风电大直径钢管桩与导管架常用灌浆连接形成闭口桩,而现有闭口桩设计不考虑或是低估了灌浆段的承载力贡献,而且施工的不确定性可能导致灌浆体深度不足或是渗透性过大,因此研究不同灌浆效果对承载力的影响可为闭口桩设计提供参考。通过岩土数值软件ABAQUS设置水单元及调整灌浆段渗透性等方式模拟不同灌浆效果,并进行影响因素分析。模型采用修正剑桥本构,考虑黏土地层并引入黏结接触模拟灌浆段底部与土体的相互作用。结果表明,不同灌浆效果的荷载-位移曲线均存在明显拐点,灌浆不足和灌浆正常两种工况下的极限抗拔承载力基本一致,灌浆段的承载力分担比约占14.4%;而灌浆渗漏的极限抗拔承载力相比则存在明显差距,其主要来源于灌浆段部分。竖向抗拔承载力的影响因素分析结果表明,随着接触面刚度系数的增大,抗拔承载力也随之增大;随着长径比增大,抗拔承载力逐渐减小;桩壁厚度的影响并不能单纯以桩体内外径尺寸来评判。

Experimental Studies on Modified Suction Caissons in Fine Sand Subject to Uplift Loading

A modified suction caisson (MSC), which was reported by the authors of this paper previously, comprises an external short-skirted structure that is added to a regular suction caisson (RSC). It has been proved that MSCs can improve the lateral bearing capacity and limit the deflection of the caisson compared with RSCs. A series of model tests were conducted to investigate responses of MSCs subject to uplift loading in saturated sand. The effects of external skirt dimensions on the uplift bearing capacity of MSCs were considered. In addition, the influences of the sealed top lid of the skirted structure on the uplift bearing capacity and the resulting passive suction of MSCs were also studied. It was found that the uplift bearing capacities of MSCs are 1.4–1.7 times that of RSCs. Moreover, test results in serviceable conditions show that the sealed external skirted structure of perspex-made suction caissons significantly contributed to the uplift bearing capacity as a result of passive suction. © 2017 Tianjin University and Springer-Verlag GmbH Germany

含UHPC薄层的新型栓钉组合剪力键抗拔性能试验研究

基于超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,简称为UHPC)良好的受力性能,提出了一种由钢板-UHPC薄层-普通混凝土叠合而成的新型栓钉组合剪力键,用于增强基础环式风力机基础中基础环与混凝土间的界面抗拔能力。通过对1:3缩尺模型进行了3组共9个静力拔出试验,研究了UHPC薄层厚度对新型栓钉组合剪力键的荷载-滑移曲线、破坏形态及极限承载能力的影响。结果表明,整个受力过程可经历4个阶段,即界面间摩擦传力弹性阶段、栓钉受剪弹性和弹塑性阶段、混凝土受拉破坏阶段。UHPC薄层的加入,栓钉不仅在钢板与UHPC薄层界面(简称第一界面)即栓钉根部出现了塑性,同时在UHPC薄层-普通混凝土交界面(简称第二界面)上亦出现了明显的塑性,使得新型栓钉组合剪力键抗剪刚度及承载力均较普通栓钉剪力键有显著提高。同时栓钉根部剪应力峰值明显降低,有效提高了剪力键的抗拔性能。基于试验结果,提出了基于双界面栓钉屈服的新型栓钉组合剪力键抗拔承载力计算公式。对比结果表明,该公式能较好反映UHPC薄层厚度对承载力的贡献。

直立锁边金属屋面抗风揭疲劳性能数值分析

直立锁边金属屋面系统风揭疲劳试验周期长且成本高,本文采取数值分析方法研究金属屋面的抗风揭疲劳性能。首先使用Abaqus软件对某金属屋面的静态风揭试验进行建模和模拟,得出该有限元方法静力学分析的合理性,之后采用Fe-safe进行疲劳寿命分析,从屋面尺寸和载荷谱风压两个方面设置工况并得出以下结论:直立锁边金属屋面破坏位置为屋面跨中、立板或卷边下端,改变尺寸参数使得构件上的最大应力减小可显著增加其疲劳寿命,四种参数中降低屋面板宽度和增加厚度更为有效;动态载荷谱风压的大小影响金属屋面的疲劳破坏方式,风压较低时屋面于立板处发生高周疲劳破坏;风压较高时,卷边下端塑性应变迅速增加并发生低周疲劳破坏,疲劳寿命较高周破坏时降低幅度较大。

大跨度空间结构屋盖的健康监测研究

屋盖风揭破坏是大跨度空间结构常见的问题。本文以某车站金属屋盖工程为例,采用理论-监测-模拟相结合的方法开展健康监测研究:介绍了健康监测系统的设计方案和工作原理;通过对关键部位的应力和风速风向监测,分析屋盖构件的受力情况;结合监测数据,借助ABAQUS分析屋面板在实测风荷载作用下的工作性能。研究结果表明:监测杆件应力变化处于安全值范围,强度和稳定性均满足要求;在实测风荷载作用下,屋面板强度满足要求,能够正常工作。本文的研究结果可以为大跨度空间结构屋盖的设计与维护提供参考依据。

金属屋面系统抗风揭性能影响因素研究

基于铝镁锰屋面系统和压型钢板屋面系统日常试验检测的数据和经验,从屋面板类型、支架类型、咬合连接形式、檩条间距、抗风夹分布及尺寸、保温层和安装质量等方面研究了金属屋面系统抗风揭性能的影响因素。

金属屋面系统抗风揭性能的试验研究

由于金属屋面系统的设计方法尚不成熟,近年来金属屋面被狂风掀起的现象时有发生。因此,如何有针对性地开展此类屋面系统的抗风揭性能研究,具有重要的意义。通过试验手段,对工程常见的金属屋面系统进行相关的抗风揭试验研究,获得了相关的荷载-变形、荷载-应变曲线,并对相关试验结果进行分析。试验结果表明:该金属屋面抗风揭能力最薄弱的地方位于支座与屋面板的锁边处,通过在支座和屋面板的锁边位置增加抗风加强夹,能够显著提高屋面的抗风揭能力,且加强夹间距越密,屋面系统的抗风揭能力越强。

风吸力下冷弯薄壁檩条稳定承载力分析和设计建议

对在风吸力作用下各种常用规格、跨度的冷弯薄壁檩条进行了大量的稳定承载力分析.分析分两部分:一是对简支C型和Z型冷弯薄壁檩条在风吸力作用下的稳定承载力分析,以确定简支檩条在风吸力作用下的稳定承载力;二是嵌套搭接的Z型冷弯薄壁连续檩条在风吸力作用下的稳定承载力分析,以确定搭接长度、跨数等因素对连续檩条在风吸力作用下稳定承载力的影响.有限元分析结果与《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002)中风吸力作用下檩条的稳定承载力公式计算结果对比表明,规程中公式计算结果相对保守.据此,本文提出了简支檩条在风吸力作用下稳定承载力的实用计算公式,以及嵌套搭接的Z型连续檩条在风吸力作用下的设计方法.

风吸力作用薄壁卷边C型檩条承载力分析和设计建议

以工程实践中常用的 6m跨C1 60× 70× 2 0× 3卷边檩条为研究对象 ,在风吸力作用下 ,考虑檩条的支座连接条件、拉条刚度、拉条布置位置、屋面对檩条有无侧移约束作用等因素 ,采用ANSYS5 7通用程序进行了大量双重非线性分析 ,给出了各种荷载条件下的拉条内力、檩条的极限承载力和轴压 横向荷载线性相关表达式 。