Light weight analysis of a skeleton vehicle frame using BS960 super-high-strength steel

Static strength finite element analysis was conducted to decrease the weight of a skeleton vehicle＇s frame. Results indicated that the maximum stress occurs on the front beam ＇s variable section area. Dynamic sensitivity analysis elucidated the relationship between the maximum stress and the thickness of a particular beam,e. g.,top,middle,and bottom beam. Displacement was analyzed by the key part that influenced the maximum stress. Finally,the new plan using BS960 super-high-strength beam steel and the preferred beam thickness was compared with the original plan. New combinations of beam thickness were introduced on the basis of different purposes; the maximum responding light w eight ratio was 21%.

瓮马铁路乌江特大桥设计关键技术研究

新建瓮马铁路乌江特大桥跨越两山之间深谷,地形复杂、设计难度大。为研究该桥梁方案,首先阐述了主桥的方案构思和结构设计,然后通过空间有限元软件对本桥进行静、动力仿真分析,总结了大跨铁路劲性骨架混凝土拱桥构造和受力特性。结果表明:主跨337 m上承式劲性骨架混凝土拱桥具有刚度大、徐变小、后期养护维修工作量小等优点,主拱圈采用小矢跨比设计,兼顾安全、经济、环保和美观,能够满足铁路桥梁跨越山区“V”形峡谷的要求;主拱圈由劲性钢管混凝土骨架外包C55无收缩混凝土构成,通过分层分段浇筑方案改善拱圈各构件的内力;拱上结合梁采用两片工字形钢与混凝土桥面板相结合的形式,钢梁栓焊结合,便于制造、运输和施工;拱座采用梯形断面扩大基础,基础开挖永临结合,有效降低施工风险;数值分析表明该桥结构的刚度、强度、稳定性均能满足规范要求,能够满足客货共线铁路的安全性和乘坐舒适性要求。可为其他山区铁路桥梁桥式研究提供参考。

反复荷载下圆钢管型钢再生混凝土组合柱恢复力模型研究

为建立圆钢管型钢再生混凝土组合柱的恢复力模型,对11根圆钢管型钢再生混凝土组合柱试件进行了低周反复荷载试验研究,考虑了再生骨料取代率、配钢率及钢管径厚比等不同设计参数的影响,分析了组合柱的地震破坏形态及滞回性能。基于组合柱的力学特征及曲线形状,提出了圆钢管型钢再生混凝土组合柱骨架曲线的三折线参数模型,采用理论推导与数据拟合的方法确定了组合柱骨架曲线的模型参数。在此基础上,给出了组合柱的滞回规则和卸载规律,构建了组合柱的恢复力模型,计算滞回曲线与试验滞回曲线吻合良好,表明该恢复力模型较好地反映了反复荷载下组合柱的受力特征点及滞回性能,可为此类组合柱的推广提供技术参考。

成型钢筋混凝土T形梁抗震性能非线性有限元分析

成型钢筋采用钢筋集中加工与配送模式,具有生产效率高、质量稳定、经济性好等特点,是建筑工业化的重要环节。成型钢筋骨架和钢筋焊接网是2种常见的成型钢筋。针对腹板配置成型钢筋骨架、翼缘配置钢筋焊接网的混凝土T形梁,基于有限元软件ABAQUS建立了考虑成型钢筋构造的非线性有限元模型,有限元分析结果与完成的成型钢筋混凝土T形梁低周反复荷载试验结果吻合较好。在此基础上,研究了钢筋成型工艺(手工绑扎、绕箍成型、穿箍成型)、混凝土浇筑方式(现浇、叠合)、混凝土强度(C30,C40,C50)、纵筋配筋率(0.4%,0.6%,0.8%,1.2%)、配箍率(0.2%,0.4%,0.6%)对钢筋混凝土T形梁抗震性能的影响规律。结果表明:绕箍成型、穿箍成型钢筋叠合梁和手工绑扎钢筋现浇梁的荷载-位移曲线较相似,所有试件位移延性在4.4~5.2;相比于纵筋配筋率为0.4%的绕箍成型钢筋叠合梁,纵筋配筋率为0.6%~1.2%试件的正、反向抗弯承载力分别提高25%~93%,18%~48%,正向位移延性由4.3下降为4.2~4.0,反向位移延性由5.0下降为4.8~4.5;绕箍成型钢筋叠合梁与现浇梁的骨架曲线相近,叠合梁比现浇梁的正、反向抗弯承载力分别低6%和10%以内;混凝土强度和配箍率对绕箍成型钢筋混凝土梁的抗弯承载力和位移延性的影响在4%以内。总体上,成型钢筋混凝土T形梁具有较好的抗震性能,成型钢筋可作为传统手工绑扎钢筋的替代方案。

大跨度超高钢骨梁关键施工技术

为满足大空间结构的质量和安全,通常会选用大跨度超高截面及钢-混凝土组合结构承担主要构件的受力,然而为满足现场大跨度超高结构的施工质量与安全,钢骨结构的节点深化连接与支撑安全等环节是首先需要解决的问题。在北京市城市规划设计研究院新建业务综合楼工程建设中,为解决多功能厅上部大跨度超限钢骨梁的安装与连接施工难题,合理优化超限钢骨的拼装连接节点,调整钢骨与钢筋的连接节点方式,更新关键施工技术等方法,大幅加快了大跨度超高钢骨梁的施工进度,节约了施工成本,保障了结构的质量与安全,可为类似项目提供参考。

轻钢骨架水泥粉煤灰发泡墙板的抗震性能

针对轻钢轻混凝土组合墙板抗震性能的研究相对缺乏,同时为研究不同填料对轻钢骨架水泥粉煤灰发泡墙板抗震性能的影响规律,设计了3个不同填料的墙板进行低周往复水平荷载试验,探究了不同填料对墙板的抗震性能的影响。结果表明:不同填料配比墙板的破坏模式大致相同,墙板的整体性和抗震性能较好;在轻钢骨架水泥粉煤灰发泡墙板中掺入聚丙烯纤维和增加水泥用量可以有效地提高墙体的抗震性能和抗侧刚度,增强墙体的承载力和延性,同时还可以明显提高墙体的变形能力以及耗能能力。与对照组相比,掺加0.4%聚丙烯纤维或增加水泥用量至50.0%的墙板受剪承载力均提高了约54.0%,抗侧刚度分别提高了26.0%和15.0%,累计耗能分别提高了172.0%和86.0%。

大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥施工关键技术

我国钢管混凝土劲性骨架拱桥建造技术不断取得创新突破,对世界拱桥建设产生了深远影响。为掌握该桥型最新发展动态,探究其跨径不断突破背后的技术创新,文章对大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥施工重难点及关键技术进行了总结。大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥在施工中存在劲性骨架拼装难度大、管内混凝土泵送困难、外包混凝土浇筑风险高及养护困难等问题;从拱座、劲性骨架、管内及外包混凝土、墩台、主梁等施工过程提出了大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的施工要点。针对关键施工工序,明确了对应的质量控制措施,为大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的高质量施工提供指导;对于更大跨度的钢管混凝土劲性骨架拱桥建造,展望了钢骨架自动化焊接、大体积混凝土自生变形控制、施工期多参数监控等新技术的应用前景。

装配式方钢管约束混凝土桥墩恢复力模型研究

采用ABAQUS通用有限元软件对装配式方钢管约束混凝土桥墩进行建模,计算了桥墩试件荷载-位移滞回曲线与骨架曲线特征值;以轴压比、长细比、约束系数、方钢管屈服强度、混凝土强度、钢管嵌入深度与桥墩边长比、嵌套钢管直径与桥墩边长比、嵌套钢管厚度与桥墩边长比为拓展参数,研究各参数对装配式方钢管约束混凝土桥墩荷载-位移骨架曲线的影响规律;借鉴钢管约束钢筋混凝土柱的计算框架,拟合得出装配式方钢管约束混凝土桥墩各特征值(弹性刚度、水平荷载峰值、峰值荷载位移与下降段刚度)的计算公式;该计算公式与有限元分析结果吻合良好,有限元分析值与公式计算值之比的平均值为1.004~1.035,均方差为0.133~0.162;选取实际工程对算法进行实例验证,计算结果与有限元数值吻合良好。

装配式钢结构建筑抗震性能研究

文中主要对低周反复加载条件下装配式钢结构滞回曲线、位移时程响应以及骨架曲线进行分析,并利用有限元模型分析了柱距以及桁架跨度对结构最大层间位移的影响。结果表明,装配式钢结构的水平荷载随着位移的增加呈现先近似线性增加后降低的趋势,承受的荷载最大值为110kN。随着柱距的增加以及桁架跨度的增加,装配式钢结构各个方向的层间最大位移不断增加。当柱距从6.5m增加至8.5m,X向层间最大位移提升了28.2%,Y向层间最大位移提升了51.5%,Z向层间最大位移提升了32%;当桁架跨度从10m增加至20m,X向层间最大位移提升了34.3%,Y向层间最大位移提升了46.4%,Z向层间最大位移提升了41.4%。

长大现浇箱梁整体钢筋骨架智能成型与吊装施工工艺技术研究

结合某绕城高速公路黄河特大桥项目中采用的超长移动模架+钢筋骨架智能成型及吊装施工技术,具体阐述钢筋智能成型胎架结构设计和优化措施,从钢筋绑扎、吊点加固、钢筋骨架入模后的质量检查三方面介绍钢筋智能成型胎架结构的加工与现场拼装工艺。

高层建筑钢结构设计及减震性能分析

使用某高层建筑作为工程研究实例,设计高层建筑钢结构并且分析该结构的减震性能。确定研究区域具体地质情况与设计标准后,从外钢框架、核心筒外部支撑筒两个方面设计钢结构,同时为提升钢结构的减震性能,在钢结构上布置屈曲约束支撑。使用有限元软件风险并计算两种不同地震波之下钢结构水平荷载、位移变化以及应力分布。试验分析结果显示,使用屈曲约束支撑的建筑钢结构骨架曲线斜率更大,证明该结构承载力与切线刚度,由于钢结构底层初始刚度较高,能够实现减震,从有限元模拟结果来看使用屈曲约束支撑能够降低钢结构的塑性变形情况,提升结构应力,能够增加高层建筑钢结构的减震性能。

管片钢筋骨架外弧面尺寸检测系统的研制与应用

传统管片钢筋骨架的质检多数采用人工测量完成,不同人员对测量工具使用的熟练度不同导致最终结果参差不齐。研制了一套基于高精度激光三维轮廓测量仪的钢筋骨架外形尺寸自动检测系统,该系统由检测桁架及轨道小车、电气系统、激光三维轮廓测量仪和上位机软件构成。检测系统工作流程:将钢筋骨架放置在轨道小车上,轨道小车自动运行进入检测工位,测量仪扫描采集点云数据,系统自动处理数据、完成检测数据可视化。检测系统明显提高了钢筋骨架的检测精度和检测速度,同时可根据检测数据生成判定结果,有利于加强管片钢筋骨架的生产质量管控。

复合受扭实腹式型钢混凝土柱恢复力模型研究

为研究复合受扭作用下实腹式型钢混凝土柱的恢复力模型,考虑扭弯比、轴压比和剪跨比的影响,完成了9个实腹式型钢混凝土柱的拟静力加载试验,获取了扭矩-扭转角骨架曲线和滞回曲线,分析了扭弯比、轴压比和剪跨比等试验变化参数对其扭转滞回性能的影响。基于试验扭转骨架曲线和滞回曲线,提出以屈服点、峰值点和破坏点为特征点的三折线骨架曲线模型,同时对滞回规则进行简化,建立实腹式型钢混凝土柱复合受扭恢复力模型。结果表明:随着扭弯比的增大,试件破坏形态由弯曲破坏为主转为扭转破坏为主;扭弯比对实腹式型钢混凝土柱的抗扭承载力影响最大;在扭转骨架曲线特征参数计算时考虑了扭弯比、轴压比和剪跨比的影响,计算结果与实测结果吻合较好。提出的考虑卸载刚度退化影响的扭转恢复力模型,能较好地预测复合受扭作用下实腹式型钢混凝土柱的扭转滞回曲线,可为此类结构在压弯剪复合受扭作用下的弹塑性地震分析提供参考。

装配式圆钢管约束混凝土桥墩抗震试验及计算方法研究

为研究混合接头(钢管剪力键与灌浆套筒组合)连接的装配式圆钢管约束混凝土桥墩恢复力模型,对其开展拟静力试验研究和受力机理分析,建立经试验验证的ABAQUS有限元模型,同时拓展参数分析。在此基础上,借鉴圆钢管约束钢筋混凝土柱的骨架曲线计算模型,采用回归分析法,提出了混合接头连接的装配式圆钢管约束混凝土桥墩骨架曲线特征值计算方法。研究结果表明:与常规灌浆套筒连接的装配式圆钢管约束混凝土桥墩相比,采用混合接头连接的装配式圆钢管约束混凝土桥墩表现出优越的抗震性能;轴压比、长细比、约束系数和材料参数是影响装配式圆钢管约束混凝土桥墩抗震性能的重要参数;骨架曲线特征值计算方法与有限元分析结果吻合良好,两者比值的均值为0.97~1.05,均方差为0.062~0.072,计算结果可靠。结合骨架曲线计算模型,推导了混合接头连接的装配式圆钢管约束混凝土桥墩恢复力模型,与试验曲线相比,二者吻合较好,并得到工程实例验证。

多腔钢管混凝土T形柱H型钢梁装配节点抗震性能研究

文章基于滑移耗能思想,提出一种可以控制损伤并实现震后修复的多腔钢管混凝土T形柱H型钢梁装配节点;通过改变上下连接板件的厚度与腹板连接方式改变连接处刚度,对6个试件进行模拟分析,得到相应的滞回曲线、骨架曲线、力学性能指标及转动能力。研究结果表明:合理控制翼缘连接盖板厚度可以转移塑性铰、保护节点核心区,使节点具有及时修复的功能;腹板连接件可以提高节点的刚度、承载力及延性;腹板连接件不宜过大,应该与翼缘保持一定的缓冲距离。

轻钢骨架发泡水泥粉煤灰墙板抗震性能试验研究

为了研究轻钢骨架发泡水泥粉煤灰墙板的抗震性能,对立柱数量不同的两块足尺墙板进行水平低周反复加载试验,研究各自受力机理以及立柱数量对墙板抗震性能的影响。试验结果表明:轻钢骨架发泡水泥粉煤灰墙板破坏后墙板仍能保证较好的整体性,满足安全性要求;2根立柱的轻钢骨架发泡水泥粉煤灰墙板产生脆性破坏,轻钢和发泡水泥板协同工作较差,其抗震性能较差;3根立柱墙板由于在墙板中部多设置一根立柱阻断了发泡水泥粉煤灰的裂缝开展,改变了墙体的受力机理,使墙板的抗震性能提高,与2根立柱的墙板相比其延性提高了144%,抗剪强度提高了4.9%,耗能能力提高了365%。

大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥地震易损性分析

为了探究完善钢管混凝土劲性骨架拱桥的地震损伤评估方法,以一座上承式高速铁路劲性骨架拱桥为工程实例,开展同种桥型的地震易损性研究。首先,基于OpenSEES平台建立拱桥的非线性数值模型;然后,通过非线性动力时程分析及增量动力分析对主拱肋子构件、交界墩及拱上立柱的地震损伤进行评估;最后,引入两种Copula函数建立串联体系下主拱肋构件系统的易损性曲线,并将其与子构件及基于第一可靠度原理的系统易损性进行对比。结果表明:在三向地震动作用下,主拱肋外包混凝土的损伤概率与损伤程度均明显大于钢管混凝土,且后者的易损位置将随着地面峰值加速度的增大而发生从跨中向拱脚的改变;主拱肋系统的易损性更偏向于外包混凝土,L/4拱肋截面的损伤概率最大;交界墩与拱上立柱的保护层混凝土的易损性水平显著高于纵向钢筋和核心混凝土,位于L/4拱肋位置的立柱损伤概率最大。抗震设计时应重点考虑对易损部位采取加强的设防措施。

大跨钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工抗风性能研究

为保证大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工过程的抗风安全,以某主跨342 m钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋竖转施工为背景,研究该桥劲性骨架拱肋在竖转施工过程中的抗风性能及抗风措施。根据竖转施工特点,采用ANSYS软件分别建立2种最不利施工状态(拱肋竖转临界状态和拱肋合龙前状态)有限元模型计算风致响应,提出设置浪风索的抗风措施以提高抗风稳定性。结果表明:拱肋在2种最不利施工状态下会产生显著的拱顶横向位移和拱脚转轴连杆应力,危及拱肋施工安全;设置浪风索能有效降低处于竖转施工阶段的拱肋在横风作用下的拱顶横向位移和拱脚转轴连杆应力,且浪风索应力满足要求,可保证竖转施工安全。浪风索截面面积对拱脚转轴连杆应力影响较小,对拱顶横向位移影响较大,同时考虑到施工中浪风索张拉力的不均匀性,设计时宜适当增加浪风索截面尺寸,以提升结构整体抗风安全储备。

汽车橡胶密封条用金属骨架的研究

对目前国内常用的汽车橡胶密封条用金属骨架的材质、类别、加工和应用进行分析。汽车橡胶密封条用金属骨架的材料主要有碳素结构钢、不锈钢和铝材。汽车橡胶密封条用金属骨架按加工工艺可分为滚剪拉伸带、滚压带、冲切带、钢丝编织带、平板带等;按材质可分为钢带、铝带、钢丝编织带等。目前国内汽车橡胶密封条用金属骨架以DC03+CX90系列钢带、SPCC系列钢带的应用最为广泛,欧系车密封条多采用5754系列铝带。汽车门框密封条、行李箱密封条、发动机盖密封条、水切密封条、天窗密封条、B柱中缝密封条等都广泛地采用金属骨架结构。减小厚度和轻量化是汽车橡胶密封条用金属骨架的主要研究方向。

寒冷地区平屋面防渗漏系统试验研究

在寒冷地区,建筑屋面长期处于外界阳光、雨、雪、冻融循环、干湿循环的复杂环境中,极易造成渗漏质量问题,降低建筑屋面保温效果及建筑耐久年限,严重时还会影响建筑的正常使用。基于内蒙古额济纳旗地区气候条件,结合寒冷地区平屋面防渗漏体系做法开展模型试验,研究试件的防渗漏性能和抗风揭性能,依据试验结果提出试件做法的优化建议。