考虑局部屈曲加劲钢箱形构件极限承载力的纤维梁柱模型

大型桥梁加劲钢箱形构件的极限承载力会受到板件局部稳定性能的影响,而目前尚缺乏成熟的可直接计入局部屈曲的高效计算模型。归纳总结国内外钢构件计算方法对局部屈曲的处理方式,明确以有效应力法即采用板件(或加劲板)平均受压应力-应变曲线简化局部屈曲效应的研究思路。通过有限元程序ANSYS二次开发钢板拉压非对称本构模型,提出一种可直接计入局部屈曲的纤维梁柱模型。材料本构模型中受压应力-应变曲线通过小型的加劲板板壳模型得到,且全面考虑了焊接残余应力与几何缺陷。搜集已开展的钢箱梁、钢桥塔及钢拱肋的稳定性试验,采用提出的纤维梁柱模型、板壳模型与传统弹塑性梁柱模型进行分析,展示截面纤维划分策略,验证文中纤维梁柱模型的可靠性与高效性;通过设置不同的缺陷参数,探讨缺陷水平与局部屈曲对各个构件极限承载力的影响。研究表明,随着缺陷水平的严重,局部屈曲会显著降低极限承载力,提出的纤维梁柱单元模型能够有效地预测加劲钢箱形构件的极限承载力,具有较广泛的应用前景。

大跨径刚性悬链桁架桥不带加劲弦顶推施工技术

针对悬链形上加劲连续钢桁梁桥建造,提出不带加劲弦多点同步顶推施工技术,在边跨设置拼装平台,在中跨设置临时墩,分段拼装,顶推钢桁梁,最后吊装合龙加劲弦。在施工中,设置大临结构,以减小钢桁梁的悬臂长度,适应了钢桁梁拼装及顶推装置布置的要求;采用同步控制系统与纠偏装置,解决了多点同步顶推与钢桁梁线性控制的难题;通过有限元仿真分析,验证了顶推过程的可行性;采用落梁法,解决了钢桁主梁合龙及加劲弦合龙的难题。

曲线条件大跨度拱加劲连续梁设计

贵南高铁二塘双线特大桥采用90m+180m+90m拱加劲连续梁结构。大桥位于曲线上,梁体采用分段直线布置,悬灌施工;主拱采用哑铃形钢管混凝土拱肋,钢管直径1 m,拱肋全高3 m;采用整束挤压钢绞线吊杆,全桥拱设置36组吊杆;纵向活动主墩通过构造措施,形成半刚构结构体系,限制部分梁体问题伸缩变形;大桥采用先悬灌主梁,后在主梁上搭设支架原位拼装拱肋方式施工。经论文研究计算结果表明,该桥刚度、受力等均满足规范要求。

用于风电钢塔筒的加劲钢管压弯性能试验研究

薄壁圆钢管广泛应用于风电机组锥筒型钢塔筒中,其在径厚比较大时易出现局部失稳,进而导致塔筒承载能力下降。该文提出了一种可用于风电钢塔筒的纵向加劲钢圆钢管结构形式,并进行了6个试件的压弯加载试验,以研究加劲肋形式及径厚比大小对加劲圆钢管压弯性能的影响。试验结果表明:在相同用钢量下,加劲肋有效改善了钢管的局部屈曲,改变了结构的破坏形态,增大了钢管的塑性发展程度,从而提升了钢管的承载力及延性,其中T型加劲肋的增强效果更为明显。并将试验模型与有限元建模进行对照,互相验证了准确性。最后使用现有设计标准对试验结果进行了初步评估,无加劲肋试件与各设计标准吻合良好,但现有计算方法低估了加劲试件的承载力。

带水平加劲肋PEC墙-钢梁刚接节点极限承载力

部分包覆钢-混凝土组合(Partially encased composite,PEC)墙在装配式建筑领域具有广阔的应用前景,但其节点承载力尚待进一步深入研究。对带水平加劲肋PEC墙-钢梁刚接节点受力性能进行研究,基于既有试验验证有限元模拟的准确性,考察水平加劲肋厚度、柱间腹板厚度、暗柱截面高度和暗柱横隔板间距等参数对节点承载力的影响,根据节点受力机理和有限元分析结果,提出带水平加劲肋PEC墙-钢梁刚接节点极限承载力计算式。研究表明,计算值与有限元结果吻合良好,适用于带水平加劲肋PEC墙-钢梁刚接节点的极限承载力计算,可供相关工程设计应用参考。

城市轨道桥梁双向加劲肋桥面系施工技术分析

随着合肥城市轨道交通的快速发展,地铁工程在市政交通中的地位越来越凸显。将城市公路桥和轨道桥同层设计,可节约交通路网建造成本。繁华大道桥为安徽省首座公路与铁路合建桥且为同层设计,该项目所能借鉴的施工经验十分有限。为此根据繁华大道桥城市轨道桥梁双向加劲肋桥面系施工经验,文章采用BIM技术进行精确制图和下料,提高加工精度,优化桥面系加劲肋制造工序,有效降低现场安装误差,为城轨同层钢桥面系施工提供依据和参考借鉴。

内嵌加劲耗能钢板的箱形钢墩柱拟静力试验及数值分析

地震作用下钢桥墩根部易发生屈曲破坏且震后难以快速修复。基于可恢复功能理念与钢桥墩的受力特征,提出一种具备震后易恢复功能的新型箱型钢桥墩。此新型桥墩通过设置可更换的加劲耗能壁板以增强结构的耗能与变形能力,且震后能够快捷更换受损的耗能壁板以恢复桥墩力学性能。为研究设置加劲耗能壁板的箱型钢墩柱的抗震性能,选取耗能壁板上加劲肋的布置形式、轴压比及耗能板强度等作为影响参数进行拟静力试验,且通过有限元数值模拟,综合探讨此类新型试件在地震作用下的力学性能;并对比分析新型桥墩的受力特点和破坏机理,为此类钢墩柱的数值仿真提供理论基础。结果表明,增设内嵌耗能钢板后,试件的抗震性能得到较大改善;提高耗能板强度后,试件的水平承载力得到较大提高,但其延性与变形能力下降;有限元模拟结果验证了新型钢桥墩良好的抗震性能。在试验研究、理论分析与数值仿真的基础上提出此类新型钢桥墩承载力建议公式,并应用试验结果验证了公式的准确性。

缆索加劲的柔性机械臂振动特性及其边界控制

针对柔性机械臂末端振动问题提出一种新型双边缆索加劲被动控制方式,建立双边缆索加劲柔性机械臂的动力学模型,并分析柔性机械臂末端振动固有频率以及振动幅度等振动特性。此外,为了控制柔性机械臂的关节定位精度以及提高其末端残余振动的抑制效果,基于双边缆索加劲柔性机械臂模型提出一种考虑缆索参数的边界控制策略,并通过Lyapunov方法证明该边界控制下柔性机械臂系统的稳定性。仿真结果表明:考虑新型缆索加劲的被动控制方式能够有效提高柔性机械臂系统刚度,并降低柔性机械臂末端振动幅值,改善柔性机械臂末端振动情况;提出的边界控制策略能够大幅度提高柔性机械臂关节的定位精度,并减少柔性机械臂达到稳态的时间,提高柔性机械臂运行效率。

双向加劲肋钢板剪力墙深化设计与施工技术

通过工程实例,讲述双向加劲肋钢板剪力墙施工技术。重点介绍利用BIM模型对钢板剪力墙进行分段,确定各段加工尺寸及吊装、焊接加固顺序,施工前通过对进场构件尺寸核对、现场安装尺寸调整、焊接工艺复核等,有效地保证了钢板剪力墙施工质量。通过对工程实例中钢板剪力墙的分析、设计方案以及施工问题的探讨,为钢板剪力墙的施工处理提供了一定的借鉴作用。

加劲钢筒仓在大偏心卸料荷载作用下的稳定性分析

文章根据欧洲规范研究了设置水平和纵向加劲肋的圆形钢筒仓在大偏心卸料荷载作用下的稳定性能。通过大量的数值分析,研究了包括偏心流动通道的半径、钢筒仓的高径比、加劲肋的截面尺寸以及加劲肋的数量在内的不同参数对加劲钢筒仓在大偏心卸料荷载作用下的稳定性影响规律,为钢筒仓在大偏心卸料下的稳定性设计提供参考。

钢管混凝土加劲混合结构轴心受压工作机理及可靠性分析

钢管混凝土加劲混合结构是由内置钢管混凝土部分和外包钢筋混凝土部分混合而成的结构,由于其在承载力、刚度和延性上的优势,已在工程结构中得到应用。国家标准《钢管混凝土混合结构技术标准》(GB/T 51446—2021)给出其轴压承载力和刚度计算方法。但以往研究主要针对单一参数,尚缺少多参数耦合作用下受力机理研究;且亟需验证承载力计算方法的可靠性,为各行业下的安全性设计提供依据。该文首先建立了轴心受压试验数据库,分析了影响该类结构轴压性能的关键参数;之后,运用验证后的精细化有限元模型开展多参数耦合作用分析,明晰多参数耦合作用对结构刚度、承载力的影响规律,弥补试验研究的局限性,并进一步揭示结构在短期、长期荷载下的内力分布规律,为长期服役下安全性分析提供依据。在参数分析的基础上,开展可靠性分析,确定该类结构在房屋建筑、铁路桥涵、公路桥涵和港口工程中的可靠度指标,验证国家标准中轴压承载力设计方法的可靠性。

T型加劲肋钢顶板-纤维混凝土组合桥面板的抗弯承载力

为研究考虑T型加劲肋贡献的组合桥面板抗弯承载力,采用经试验验证的有限元模型开展关键参数分析,主要影响参数包括纤维混凝土层厚度、纤维混凝土强度、钢顶板厚度、钢板强度和钢筋直径。结果表明:正弯矩抗弯承载力随纤维混凝土板厚度、纤维混凝土强度、钢顶板厚度和钢板强度的增加而提高;负弯矩抗弯承载力随钢顶板厚度、钢筋直径和钢板强度的提高呈线性增长趋势,但不随纤维混凝土强度增加而提升。基于组合桥面板的受力特性与破坏模式对其正负弯矩区的抗弯承载力公式进行研究,提出考虑T肋贡献修正系数的组合桥面板正弯矩区抗弯承载力修正计算公式,并推导出考虑T肋参与受力的组合桥面板负弯矩区抗弯承载力计算公式,均具有较好的计算精度。

钱塘江新建大桥钢桁梁加劲弦安装关键技术研究

本文以沪杭甬改建工程钱塘江新建大桥加劲弦为施工实例,针对以往钢桁梁桥加劲弦施工重难点,开展异型加劲弦吊装、翻身、安装、合龙等关键施工技术研究,通过理论分析和现场试验研究开发了一套钢桁梁加劲弦施工工艺,为今后类似加劲弦安装施工提供了有价值的经验和技术研究。在异型加劲弦吊装、翻身工序中,通过结合设计软件建模,精确计算重心,设置吊点,降低了吊装、翻身安全风险。同时采用三维空间定位法提高加劲弦等构件的安装精度。最后采用温差原理调整、起落顶原理调整、千斤顶微调整三种合龙方式相互配合进行加劲弦的合龙工作,极大提高了施工效率。

T型加劲肋钢顶板-纤维混凝土组合桥面板疲劳性能分析

为研究T型加劲肋钢顶板-纤维混凝土组合桥面板疲劳性能,以某座T型加劲肋钢顶板-纤维混凝土组合桥面板体系的连续钢箱梁桥为研究对象,进行局部足尺模型的疲劳性能试验,并建立有限元模型。在验证有限元模型正确的基础上,通过有限元模型计算,确定组合桥面板疲劳细节最不利位置,并对比各疲劳细节最不利位置刚度、热点应力以及应力集中系数,分析混凝土桥面板和栓钉布置形式对组合桥面板疲劳性能的影响。研究结果表明:通过局部足尺模型试验的实测数据,验证了有限元模拟方法的相对误差均不超过10%,具有较好的精度;与无混凝土板的纯钢T型加劲肋钢桥面板试件模型相比,铺设混凝土组合桥面板试件的整体刚度更高,并且大幅降低了各疲劳细节的热点应力;采用“错焊”栓钉布置形式,可以有效降低钢顶板与T肋的双面角焊缝处应力集中系数,最大减幅接近20%,建议在实际工程中应避免将桥面板栓钉“正焊”于T肋上方。

钢箱梁正交异性板加劲肋计算分析

正交异性钢箱梁具有抗扭刚度大、横向抗弯刚度大、整体性强、工厂化程度高、工期短等优点。同时顶板还可以兼做桥面系梁使用,总用钢量较同跨度钢箱梁少,在各种桥型中得到了广泛的应用。然而正交异性钢箱梁顶板所用钢板较薄,是典型的薄壁结构,在轴向压力较大时容易产生畸变或过大的局部变形,从而导致桥梁垮塌。运用有限元计算软件建立模型对钢箱梁正交异性板加劲肋进行计算分析,发现纵向加劲肋中心间距的变化对顶板跨中处的最大横向应力不产生影响却对第二体系应力影响较大,钢箱梁正交异性板的最大计算应力随着加劲肋间距的增大而增大,但被加劲板的控制应力则随着加劲肋间距的增大而减小。

加劲肋对钢箱梁剪力滞效应的影响

剪力滞效应是影响钢箱梁结构稳定性的一个主要因素,使钢箱梁在弯矩作用下的正应力分布不均。文章首先介绍了计算剪力滞的能量变分法,然后采用有限元分别模拟计算了具有加劲肋的钢箱梁和没有加劲肋的钢箱梁条件下,对比了简支梁和悬臂梁在集中荷载作用下的剪力滞系数,并采用能量变分法对其加以验证。结果表明,采用有限元法模拟剪力滞效应效果较好,加劲肋可以有效地减小剪力滞效应。

回填式钢管加劲环设置参数的相关问题研究

如何科学、合理的设置加劲环是回填式钢管设计的一项重要内容。现行钢管设计规范、规程对回填管加劲环设置的论述较少,较难确定回填管加劲环具体设置参数。鉴于以上实际情况,文章利用T/CBMF 35—2018《玻璃钢纤维增强塑料加筋管》中玻璃钢管加劲环设置方法,通过参数转换对钢管加劲环进行设计,确定加劲环各项设计参数,从而达到增加钢管刚度、减小管道壁厚、降低工程投资的目的。

内嵌式非加劲厚钢板墙现场焊接变形控制技术

就某超高层内嵌式非加劲厚钢板墙的焊接变形控制进行介绍,通过设置钢板墙安装对接措施,保证钢板对接精度,在钢板对接焊接前设置加固措施、焊接过程中控制焊接顺序,焊接完成后进行变形矫正的方法保证非加劲厚钢板墙的施工精度。

腹板加劲冷弯薄壁槽钢偏载柱截面参数研究

研究了截面参数对腹板形加劲冷弯型钢柱构件在受偏压荷载下稳定性能的影响,采用有限元软件对比分析了腹板加劲与未加劲构件的承载力,得出腹板加劲构件与未加劲构件的承载力的比值呈规律性变化,此外对承载力比值数据进行了数据拟合,得出拟合公式并进行了验证。结果表明:合理的截面参数可较大程度提高构件承载力,且承载力比值呈规律性变化,拟合得出的计算公式计算较精确。

抽水蓄能电站压力钢管加劲环卧式安装技术研究与应用

芝瑞抽水蓄能电站是蒙东地区首座抽水蓄能电站,其水道系统主要由压力钢管衬砌和部分钢筋混凝衬砌构成。本文主要针对不同直径、不同管壁厚度及不同加劲环数量的压力钢管加劲环卧式安装技术进行了研究,并介绍此技术在压力钢管制作过程中的成功应用。