多拱联合受力结构体系的研究与应用

新疆哈密市民服务中心采用一种多拱联合受力结构体系,该结构体系由主拱、次拱、水平卧拱、水平桁架、腰桁架及预应力拉梁等组成,其中主拱部分采用非对称拱结构。通过MIDAS Gen软件分别对单主拱、带腰桁架的单主拱、带次拱的双主拱、带次拱及腰桁架的双主拱进行稳定性分析对比,并对三种侧翼抗侧力方案进行力学性能及经济性分析对比,以及对卧拱刚度与结构侧向刚度的关系进行研究,同时进行了整体分析和吊杆作用分析。结果表明,采用多拱联合受力结构体系有利于提高结构的承载力、稳定性以及受力的合理性,在一定程度上实现了结构自平衡、自稳定;在主拱左右两侧采用不同截面的桁架杆件及在轴力较大的拱脚处设置钢管混凝土弦杆的措施可有效提高主拱的安全性和经济性;水平卧拱可有效抵抗大跨度斜面结构的支座推力、水平风压力和温度应力;吊杆的设置对减小腰桁架的竖向位移和杆件内力有显著作用,并可为腰桁架提供杆件截面优化的空间;在设计中需考虑温度影响。

不等跨十车道四连拱隧道施工全过程支护结构受力特征现场测试研究

多连拱隧道开挖洞室多、跨度大,施工过程中荷载转换频繁,支护结构受力特征复杂,对多连拱隧道支护结构受力开展现场测试研究具有重要意义。依托长沙观音岩不等跨四连拱隧道工程,选取典型断面对各洞室初支钢拱架、二次衬砌结构进行施工全过程应力监测,以获得复杂施工步序下支护结构受力特征。测试结果表明:观音岩隧道施工中,先行主洞较后行洞室承担的围岩压力更大,右主洞、左右辅洞开挖顺序居后,施工扰动次数较少,支护结构内力较小;各洞室中,初支钢拱架内力整体均呈“左小右大”的非对称分布特征,其最大轴向压力402.71 kN、最大弯矩7.97kN·m出现在左主洞的右拱脚处,二衬内力整体非对称程度较低,只以左主洞呈显著非对称分布,其余洞室呈整体对称分布;先行左主洞支护结构的内力扰动主要由受后行邻洞的开挖影响所产生,后行右主洞、左辅洞开挖支护阶段,左主洞初支钢拱架、二衬结构绝大部分位置其内力增量超过总增量的一半;采用“先主后辅,左主先行”施工方案,施工全过程支护结构的安全性均满足规范要求,支护结构设计和施工措施合理。研究成果可为复杂条件下多连拱隧道的设计与施工提供借鉴。

提篮式拱梁组合体系桥梁拱梁结合段受力特性研究

为了解提篮式拱梁组合体系桥梁拱梁结合段的受力特性,以福州至长乐机场城际铁路乌龙江大桥为背景,建立该桥拱梁结合段精细化有限元模型,考虑几何大变形、材料非线性等效应进行全过程非线性分析,得到不同荷载阶段下拱梁结合段的应力分布,研究拱梁结合段的破坏模式和受力特性。结果表明:随着荷载增加,中拱拱脚外侧加劲肋与底板交界处最先屈服,最不利截面位于拱肋壁板与拱脚横隔板交界处;拱梁结合段的弹性承载力系数为2.32,塑性承载力系数为4.71。当荷载达3.57倍最不利荷载组合时,最不利截面拱肋壁板与拱脚横隔板相交的角点先达到屈服;当荷载达4.25倍最不利荷载组合时,1/2最不利截面屈服,屈服区域由角点屈服向拱肋上部区域扩展;当荷载达4.71倍最不利荷载组合时,最不利截面大部分屈服,拱肋壁板屈服区域向整个截面扩展,拱肋因屈服区域过大而丧失承载力。拱肋壁板屈服区域扩展过程中,内、外侧加劲肋逐步屈服;设置外侧加劲肋有利于推迟拱肋壁板的屈服。

地震作用下不同结构体系斜拉桥的受力性能对比分析

为探究斜拉桥合理的结构体系,以南水北调桥为工程背景,建立3种不同结构体系斜拉桥的有限元模型,对比研究漂浮体系、半漂浮体系和刚构体系斜拉桥的地震反应谱响应分析,研究横向+竖向、纵向+竖向反应谱下3种结构体系斜拉桥的内力和变形情况,并确定斜拉桥的合理结构体系。研究表明:纵向+竖向地震反应谱下,半漂浮体系斜拉桥的主塔塔顶纵向位移、主梁跨中位移较漂浮体系均有小幅度减小,较刚构体系有所增加,半漂浮体系斜拉桥的主塔塔底内力最小;横向+竖向地震反应谱下,与其他2种结构体系相比,半漂浮体系的塔顶横向位移最小,主梁跨中的竖向位移和横向位移均较小,且主塔的内力响应显著降低,整体上半漂浮结构体系斜拉桥受力性能良好;依据对比分析结果,采用半漂浮体系为斜拉桥最终结构体系。

平铰拱桥结构受力性能分析

平铰拱桥结构支承体系受力是最常见的边界非线性力学问题 ,本文注重分析平铰拱受力特征,判断平铰拱边界受力机理,科学调整平铰拱桥支承体系迭代计算模式,根据实例计算分析,分析平铰拱桥结构与无铰拱、双铰拱受力性能差异。本文还考虑了温度变化和材料非线性对平铰拱桥受力性能的影响,通过模拟不同温度梯度和材料老化条件下的结构响应,揭示了这些因素对桥梁长期性能的影响机制。研究指出,温度变化会导致拱桥产生额外的内力,而材料非线性则会加剧结构的应力集中现象,从而影响桥梁的安全性。

大跨度四连拱隧道中隔墙厚度对结构受力影响分析

中隔墙作为连拱隧道结构施工的前置工序,对隧道结构安全有重要影响,因此,开展中隔墙厚度对结构受力影响的研究有重要的现实意义。根据“先主后辅”的施工工序,建立有限元分析模型,研究了四连拱隧道的受力特征,分析了中隔墙厚度对结构受力的影响。结果表明:(1)数值计算与现场实测基本相符,两者最大相差18.88%,所建立数值模型及其参数的选取合理可靠。(2)四连拱隧道中隔墙厚度对结构受力影响较大,对结构变形影响较小;中隔墙越厚,二次衬砌弯矩峰值越小。(3)中隔墙厚度从1.5 m增至2.5 m时对结构受力改善较为明显;从2.5 m增至3 m时对结构受力改善趋势减弱,设计中隔墙厚度采用2.5 m合理;(4)左、右主洞二次衬砌拱顶、拱脚和拱底弯矩受中隔墙厚度影响大于南、北辅洞。

基于新型开合式建筑钢结构体系设计及受力性能分析

在当今建筑领域的技术革新中,建筑钢结构厂房,因为自重轻、承载能力强以及施工简便等特点,逐渐成为工业与民用建筑的佼佼者。然而,在实际的应用环节中,由于部分使用者对厂房的特殊要求,使其能推进现代生产工艺的快速进展,对整个厂房的空间布局提出了更为严格的要求。而开合式建筑钢结构厂房的出现,为解决这一技术难题,提供了全新的视角,它能为使用者,提供更为灵活的调度空间,进而提升工业生产的整体效率。本文将以具体实施的开合式建筑钢结构厂房项目为例,深入探讨其设计内容韩,同时对其受力性能进行分析,以供参考。

斜拉拱式协作体系结构参数变化对受力性能的影响

斜拉拱式桥梁作为新型组合结构体系的一种,现阶段国内外设计和研究较少。文中以湘潭市莲城大桥为工程实例,采用有限元仿真数值模拟方法,在结构材料性质和结构刚度单一变化的情况下,识别斜拉桥体系结构的关键截面在承载能力极限状态下的内力、位移响应。结果显示,将斜拉索锚固于主拱圈上的斜拉拱式体系桥梁在运营阶段主要依靠拱式结构承担荷载,拱肋刚度和容重、主梁容重变化对结构受力性能的影响较大,斜拉索刚度、吊杆刚度、主梁刚度对结构受力性能的影响较小。

砂卵石地层非对称连拱隧道结构受力模型试验研究

针对砂卵石地层特性配制了围岩相似材料,利用自主研发的大型平面模型试验台架,对不同荷载条件下非对称连拱隧道的受力特性进行了深入研究,重点分析了衬砌外表面压力和结构内力的分布及变化特点,总结了隧道裂缝的发展规律和结构破坏过程。试验结果表明:非对称连拱隧道大洞衬砌外表面压力显著大于小洞,但两者分布规律相似,最大值均位于拱顶,其次为内侧拱肩,外侧拱腰处最小;左右洞室受力不对称导致隧道中墙存在明显偏压;注浆加固圈可以有效降低衬砌外表面压力,改善结构受力条件,提高结构稳定性。结构内力在加载过程中呈现出复杂变化,在裂缝产生之前,基本保持线性增长;首条裂缝出现后,结构内力重新分布,但总体上仍具有一定的承载能力;当裂缝充分发展,特别是当拱部出现裂缝后结构承载能力大幅下降。衬砌结构首先于内侧拱脚处出现纵向裂缝,随着荷载的增加,裂缝数量和宽度也逐渐增加且主要分布在靠近中墙一侧。

钢箱拱肋吊杆锚固结构受力分析

以重庆市江津区滨州路一号桥为研究对象,采用大型通用有限元软件ANSYS,分别建立了4种不同构造形式的吊杆锚固结构模型,进行计算分析。结果表明:吊杆与拱肋中心线夹角的变化对锚固结构的极限承载力、刚度变化影响微小,而圆管与拱肋底板连接形式对其影响较大。

钢木混合结构错列桁架体系受力性能

目的结合钢、木结构的特点设计一种新的住宅结构——钢木混合结构错列桁架体系,分析其在荷载效应基本与偶然组合下结构的受力性能.方法利用商用结构分析软件建立了钢木混合结构错列桁架体系的基本模型.建立了8个有限元模型,分析纵向支撑、桁架结构形式、桁架是否落地、膝撑的设置、结构高宽比等因素对结构受力性能的影响.结果该结构体系在荷载效应的基本组合,桁架弦杆、腹杆、框架柱、楼板搁栅的内力较小,横向平面内弯矩和剪力主要集中在桁架层,而框架柱中的剪力和弯矩很小,其主要承受轴向力,充分利用了钢材抗拉弯、木材的抗压,使两种材料均发挥了各自的长处;该结构体系在荷载效应的偶然组合下,以错列桁架为抗侧力体系,结构水平剪力大部分化作桁架斜腹杆的轴向力,柱子主要承受轴向力,使得结构侧移明显降低.结论钢木混合结构表现出了良好的抗震能力,模拟计算结构为实际工程提供理论依据.

设有粘弹性阻尼器的结构体系的受力分析

探讨了安装有粘弹性阻尼器的结构体系在地震荷载作用下，其结构刚度、结构阻尼、阻尼器刚度和阻尼器阻尼对体系层间剪力分配的影响，给出了大阻尼结构体系在进行结构抗震设计时层间剪力的分配原则。分析了粘弹性阻尼材料在地震荷载作用下，由于吸收地震能量而导致的温度升高对结构减震效果的影响。

框架结构大跨度预应力整体转换结构体系受力特点分析

以实际工程为背景，介绍了一种可以实现框架结构较大空间的新型预应力整体转换结构体系，并就该转换结构体系不同结构方案的受力特点以及预应力施加方案对转换结构体系内力的影响进行了较系统的计算分析比较，在此基础上提出了相应的设计建议。

梁拱组合体系桥受力性能研究

梁拱组合体系桥以其结构受力合理,对地基的适应能力强,形式新颖美观和经济性能好等诸多优势特点,广泛应用于沿海地区和城市跨河商务区。该文以某国际商务区的一座跨河梁拱组合体系桥为研究对象,利用有限元分析软件Midas/Civil 2013建立空间模型模拟,分析了梁拱组合体系桥的受力特点,得出结构在不同施工阶段下的吊杆索力及其变化趋势,同时研究得到在不同设计荷载组合下主梁和拱肋内力的变化趋势。

大跨度连续刚构柔性拱组合结构受力效应分析

为研究大跨度连续刚构柔性拱组合结构受力效应,以宜万铁路宜昌长江大桥为背景,在总结该类结构体系特点的基础上,采用桥梁博士分析软件建立全桥平面有限元模型,对全桥桥面施加竖向均布荷载(二期恒载),分析拱梁内力、竖向荷载及跨中截面弯矩的分配;将该桥与孔跨组成及截面尺寸完全相同的连续刚构桥在恒、活载作用下的结构内力进行对比,分析组合结构的拱梁组合效应。分析结果表明:在竖向均布荷载作用下,连续刚构柔性拱组合结构跨中范围吊杆轴力增加较大;结构跨中截面总弯矩绝大部分已转化为拱肋压力与主梁拉力;与连续刚构相比,活载作用下,连续刚构柔性拱组合结构的主梁弯矩显著减小,结构刚度提高较大,柔性拱作用明显。

黄土地铁三连拱隧道中隔墙受力体系转换研究

选择西安地铁二号线草场坡—小寨区间三连拱隧道,借助有限元软件Ansys11.0模拟其施工过程,同时结合现场监测数据,对黄土地铁三连拱隧道中隔墙的受力变化及分布进行研究.分析结果表明:中隔墙受力大小变化突出的阶段主要集中在侧洞开挖到侧洞二衬施工之间;受力分布变化主要集中在侧洞上台阶开挖,侧洞仰拱二衬施工,中洞开挖和中洞二衬施工四个阶段.施工过程中,中隔墙的受力变化相对稳定,受力也控制在相对安全的范围内,认为双洞法+台阶法施工可以在黄土地铁连拱隧道的施工中推广使用.

门式刚架轻钢结构支撑体系的建模及受力分析

门式刚架轻钢结构的支撑体系对结构的整体稳定性起着重要的作用。实际结构中支撑体系为空间受力体系,而一般在支撑体系设计计算中通常采用简化模式,这与结构实际受力存在较大差异。根据门式刚架轻钢结构支撑体系的实际受力特点,结合具体实例讨论了采用通用有限元软件ANSYS进行支撑体系计算的空间建模过程,通过与平面模型及简化模式得到的支撑构件内力的对比分析,找出了现行设计计算中存在的问题,并给出了相应的合理化建议。

砖砌拱结构受力实例分析

在工程施工中,砖拱结构很少进行设计计算和验证,致使砖拱结构在施工中(后)时有事故发生。通过对砖拱实例的定性分析,总结了常见砖拱结构的计算、分析方法。

立洲水电站引水隧洞衬砌结构与围岩固结圈联合受力分析

立洲水电站引水隧洞长16.7km,地质条件复杂,围岩较差,开挖揭露芋类围岩占总长的16%、郁类围岩洞段占总长的65%、吁类围岩洞段占总长的19%,郁类、吁类围岩所占比例约达84%,承担水头40140m,采用DL/T5195原2004《水工隧洞设计规范》的公式法计算配筋较大.结合现场固结灌浆试验及其检测成果及类似工程经验,根据相关文献资料数据调研,适当提高围岩固结圈物理力学参数,并应用于有限元分析计算.结合引水隧洞衬砌结构力学法配筋成果、有限元法配筋成果,从计算原理及边界条件、工程类比、工程效益、施工因素等方面综合分析,选择适合该工程隧洞的衬砌钢筋型式,考虑-定的安全余度,是符合实际的、合理的.

抗变形砖混、框架结构受力体系研究

对采动区兴建的抗变形砖混结构及框架结构的受力体系进行了理论分析，通过定量计算可以看出两种结构型式的受力特点非常相似．抗变形砖混结构及框架结构均为砖墙及混凝土梁柱的综合受力体系。