大跨曲线矮塔斜拉桥主梁锚固区蝶形应力区及优化配筋研究

为了探究曲线矮塔斜拉桥主梁局部锚固区受弯扭耦合效应的影响,优化局部配筋方案,以王家河大桥为工程背景,从应力、变形及预应力施加效率3个层面,对成桥和最大悬臂工况下直桥和弯桥局部节段模型开展对比计算,提出弯扭耦合效应造成的锚固区蝶形剪应力集中区域。结果表明:弯扭耦合效应增大了锚固区主梁各构件的主拉应力;同时,增大蝶形剪应力集中区域的面积约40%,在该区域可采用非对称配筋方案,适当增加锚固处弯曲侧抗剪钢筋比例;弯扭耦合效应会使主梁锚固区横向位移明显增大,增幅接近30%,但对挠度无显著影响;弯扭耦合效应下主梁锚固区预应力施加效率小幅度提升,在配束计算时应予以考虑。

开孔梁的优化配筋方式研究

文章通过8根矩形开孔梁和1根实腹梁的对比试验 ,分析了在梁的弯剪区段开定位孔情况下 ,配置不同方式补强钢筋开孔梁的裂缝出现、发展和最终破坏形态及试件表明的应变 。

建筑工程中钢筋分项施工的优化配筋技术

文章对建筑工程中钢筋分项施工的优化配筋技术进行分析,探析了影响钢筋优化下料的因素、钢筋优化下料的内容、钢筋优化的原则以及钢筋优化的方法,以供参考。

复杂应力构件多荷载工况下的配筋优化

遗传演化结构优化算法自提出以来,研究主要针对单荷载工况的情形,研究成果对于指导实际工程设计存在缺陷.为了满足工程应用的需求,本文以ANSYS有限元软件的非线性分析为平台,选用solid65单元和link10单元分别模拟混凝土单元和钢筋单元,将分离式模型遗传演化结构优化推广到复杂应力构件多荷载工况下的配筋优化.通过选用开洞深梁和开洞剪力墙作为数值算例以验证,分离式模型遗传演化结构优化可以综合考虑多个荷载工况的影响,减少人为因素的干扰,直观地计算出钢筋配置方案,很好地完成复杂应力构件在多荷载工况下的配筋优化设计,所得的结果符合受力机理,且不会使钢筋过度集中,还因为提高了钢筋的利用效率,所以相比弹性应力设计方法节省了用钢量.

钢筋混凝土平面构件的配筋优化

钢筋混凝土D区构件由于不满足平截面假定,以往多采用试验加经验的方法进行配筋设计,误差较大,结果多偏于保守。由于钢筋混凝土构件是由钢筋和混凝土两种材料组成的复合构件,它的工作本质可抽象为由混凝土压杆和钢筋拉杆构成的、形状自由的拉压杆模型。引入一种新的结构优化方法"遗传演化算法"建立反映构件最实质工作机理的拉压杆模型,在所获拉压杆模型的指导下,拉杆位置布置受拉钢筋,压杆位置认为由混凝土承担,完成钢筋混凝土D区构件的配筋设计。首先以一根钢筋混凝土简支深受弯构件为例证明这种方法的可行性,根据所求得的拉压杆模型配置的钢筋数量少于现行规范用量。另外这种方法还被证明能方便地找到包括钢筋混凝土简支深受弯构件、牛腿、框架节点等典型D区构件的拉压杆模型,并据此给出相应的配筋指导。

钢筋混凝土D区配筋的拓扑优化设计研究

钢筋混凝土D区的配筋设计是一个难点。基于试验结果的经验设计方法一直饱受诟病,拉压杆模型等应力方法却又不够成熟,基于整体式模型的遗传演化算法还存在诸多问题。基于分离式模型和非线性分析结果的遗传演化算法可以直观地得到较为分散的配筋设计,利用钢筋分离模型遗传演化结构优化构造了悬臂深梁、异形梁、牛腿等多种钢筋混凝土D区构件的配筋拓扑,验证了钢筋分离模型遗传演化结构优化在钢筋混凝土D区配筋优化方面的普遍能力。还借助有限元软件探讨了一组开洞剪力墙的非线性力学性能,证实了钢筋分离模型遗传演化结构优化设计的构件在比弹性应力方法节省20%左右钢筋用量、比经验方法节省超过75%钢筋用量的前提下,与弹性应力方法设计的构件承载能力基本相当,比经验方法设计的构件极限承载力仅低不到15%;且钢筋分离模型遗传演化结构优化从延性方面对钢筋混凝土D区构件的性能进行了改善。

遗传递增演化算法配筋优化设计

递增演化结构算法(AESO)是在初始结构上,逐步增加有效材料,进而得到优化拓扑形状,其运算速度快,但容易陷入局部最优解。为提高寻找全局最优解的能力,把递增演化结构算法(AESO)和遗传算法(GA)相结合,提出遗传递增演化算法(GAESO),在增加有效材料的选择性上引入生物进化遗传理论,并以ANSYS有限元分析软件的非线性分析为平台,采用钢筋混凝土分离式模型,探讨遗传递增演化算法(GAESO)在钢筋混凝土复杂应力构件配筋优化设计上的应用,直观地完成在荷载作用和应力约束条件下简支深梁、简支开洞深梁和开洞剪力墙等钢筋混凝土复杂应力构件的配筋优化设计,所得结果符合受力机理,演化方向正确,钢筋布置明确,与遗传演化优化算法(GESO)所得结果进行比较验证,证实了算法的可行性、速敛性和稳定性,能为钢筋混凝土配筋优化设计提供参考。

基于纤维梁单元的盾构隧道管片配筋优化技术

研究目的:盾构隧道钢筋混凝土管片配筋计算中一般采用统一的结构等效刚度进行内力计算,由于忽略钢筋分布对结构刚度的影响,配筋结果多偏于保守。本文对隧道管片配筋优化技术展开研究,以期在确保隧道结构安全的情况下减少钢筋用量,达到节约成本的目的。研究结论:(1)利用有限元方法建立了可描述钢筋与混凝土共同作用的结构力学模型(即纤维梁单元),通过将管片截面划分成微小单元,对截面刚度进行积分,获得了衬砌结构精确的弯曲刚度值;(2)在基于同济曙光三维数值平台而开发的盾构隧道管片结构计算与配筋软件中嵌入纤维梁单元模型,从而在管片配筋校核计算时对不同项目进行验算,进而对钢筋分布进行调整,使管片中混凝土与钢筋材料受力协调一致,实现对配筋方案的优化;(3)选用某地铁盾构隧道作为算例,考虑管片在施工期和运营期不同的受力特征,在初步配筋基础上比选优化得到最优配筋方案,所得优化方案在符合受力机理以及满足设计要求的同时,很大程度上节省了钢筋用量;(4)本研究成果可为盾构隧道管片配筋设计的优化提供参考。

无梁楼盖在地下车库中的配筋研究与设计优化

以上海浦江02-01及07-04地块的保障性安居工程项目为例,通过经验系数法、等效框架法及整体有限元法分别计算了其地下室顶板(无梁楼盖)的配筋及分布。根据受力情况,将板面钢筋分为板面通长钢筋、柱上板带加筋和柱帽加筋分别进行配筋优化设计,并建立分离式有限元模型分析受力机理,证明优化设计是合理的、经济的。最后通过裂缝开展情况及钢筋应力的分析证明斜交布筋优于正交布筋。取得的研究成果可为相关工程设计提供参考。

青山冲水库引水放空隧洞衬砌结构计算方法对比与配筋优化

圆形断面是压力隧洞的常用断面形式,衬砌结构有多种计算方法,但不同方法往往结果差异较大。以青山冲水库工程有压引水隧洞衬砌结构采用不同计算方法的结果对比和配筋优化为例,讨论不同方法计算结果选用和配筋优化。

加筋微型钢管桩配筋优化及受力特征

为了节约加筋钢管抗滑桩的建造成本,缩短施工周期,通过理论推导,在达到相同抗滑效果的同时,对钢筋的布置角度进行优化设计。根据工程实例从钢管规格型号以及混凝土强度等级等因素,探讨了最优的材料组合和配筋角度,并通过数值模拟验证,研究了加筋钢管抗滑桩优化配筋后的受力特征以及钢管、钢筋和混凝土在抵抗滑坡推力过程中的抗剪分担比。结果表明:①从理论推导的过程来看,钢管直径和钢管厚度对配筋影响最大,本文所提出最优配筋公式相比较常规圆形抗滑桩配筋公式节约钢材约60%;②通过数值模拟可以得出,加筋钢管抗滑桩配筋之后抗滑能力相比较未配钢筋提高约20%;③优化配筋相对于常规配筋滑坡治理效果差距不大,但是节约钢筋约60.37%,更加符合经济效益,说明优化配筋更加符合工程经济价值;④优化配筋之后单根钢筋所承受应力比常规配筋提高约50%,将钢筋自身受力特性发挥更加充分。综上,研究成果可以进一步节约实际工程的建造成本,具有实际的工程参考价值。

加筋土稳定性分析与配筋优化研究

采用精确解法代替传统的条分法求取在有加固构件作用下的临界滑动面和最小安全系数,提高了在有加固构件作用下的边坡的安全系数的计算精度。结合某路堤工程提出了配筋优化的思想。

大直径灌注桩在压弯复合作用下的配筋优化研究

根据工程实例可知,输电线路中大直径钢筋混凝土灌注桩在较大压弯复合作用下,桩体拉应力最大处混凝土发生开裂,桩体发生压弯型破坏。文章通过有限元软件ABAQUS模拟大直径灌注桩在相同压弯复合作用下的受力情况,研究增设合理配筋的钢筋笼后,大直径灌注桩在相同压弯复合作用下桩体所受最大拉应力变化与桩端位移变化情况,提出大直径灌注桩在压弯复合作用下的配筋优化方式。

装配式混凝土结构中预制叠合梁配筋的优化研究

预制叠合梁是装配整体式框架类结构主体的重要组成部分,其设计、生产和施工环节都需要严格把控。文章结合笔者在实际项目中的经验,以优化装配式混凝土结构体系中预制梁配筋为切入点,着重分析预制梁配筋优化在设计指标、标准化水平和效率提升方面的意义,论述结构计算、空间位置关系、节点锚固方式及建筑信息模型融合方面的优化要点,着眼于细节,以提升项目各阶段的易建性。

新近填土场地构支架桩基配筋优化

通过室内模型试验和ABAQUS建立桩土模型,用不同弹性模量的模型桩模拟不同配筋率的桩基,试验发现桩基弹性模量对桩顶沉降、桩基轴力、侧摩阻力、中性点位置并无较大影响。由行业规范配筋要求与承载力计算公式,确定桩基配筋率与承载力的关系,分析在填土固结与桩顶施加水平荷载的条件下,桩基配筋长度对应力应变规律的影响,提出了关于新近填土场地构支架桩基的配筋优化建议。

铁路桥梁桩基优化计算方法研究

研究目的:铁路工程总承包项目设计时,桥梁桩基础体量庞大、控制因素繁多,存在较大优化空间。本文从桩基类型、桩长、桩身配筋等方面进行研究,在满足桩基设计安全和质量要求的前提下,提出桩基优化计算方法。研究结论:(1)构建了旋挖挤扩灌注桩的具体计算方法和流程,增加了桩基类型的比选方案;(2)提出了地震荷载下桩长优化的联动迭代算法,准确计算出桥墩摩擦桩基础的最优桩长;(3)提出等效地质参数法模拟上覆淤泥层较厚时的桩基计算,优化桩身配筋量效果明显;(4)提出了三次坐标转换的计算方法,解决了桥墩与基础产生扭角时计算精度不够的问题;(5)以上算法纳入桩基计算系统,大规模应用于多条铁路总承包项目,实现了铁路桥梁桩基础的精细化计算,满足了高经济性、高安全性与高质量的设计需求,为各项目节约了0.5亿~1.8亿不等的工程造价,可为铁路桥梁桩基结构优化设计提供借鉴。

钢筋混凝土住宅梁板配筋优化要点

钢筋混凝土住宅的钢筋用量是建安成本的主要部分,钢筋用量过高,造成国家建设资源的严重浪费,并影响开发商的利润。本文从梁上部钢筋贯通式和非负筋贯通式配筋、板分离式及贯通式配筋两方面对钢筋混凝土住宅梁板配筋进行了相应的分析与研究,并提出了优化要点和建议。本文对钢筋混凝土住宅的设计及优化具有参考意义。

双支座独柱墩墩顶配筋优化研究

拉压杆方法是简化复杂受力混凝土结构计算的有效方法,被多国规范采用。我国JTG 3362—2018《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》就对双支座独柱墩的墩顶配筋计算进行了规定。以某跨铁路转体桥为依托,双支座独柱墩套用规范算法得到偏大的墩顶配筋,进而使用三维实体有限元方法进行校核。分析结果可知,墩顶存在较大的拉应力,建议配置预应力钢筋;对于墩高偏小的独柱墩,套用规范算法会得到偏保守的墩顶配筋结果。

RC框架截面尺寸确定及配筋调整

本文给出了确定钢筋混凝土框架梁柱截面尺寸的方法,对框架梁柱的配筋调整进行了分析,提出了相应的设计建议,供设计人员参考.