基于PCL的钢箱节段虚拟预拼装技术

针对目前工程应用中的虚拟预拼装技术存在主观性强、自动化程度低、数据处理过程较为复杂等缺点,首次提出将PCL应用于基于点云数据的钢箱节段虚拟预拼装技术。首先根据钢箱节段截面特征设计一套由面到线、由线到点的控制点提取方法;然后基于PCL中的高效点云处理算法对待拼装截面初始点云数据进行预处理、控制点提取及匹配,输出拼装误差结果;最后将虚拟预拼装技术中使用到的算法串联成群,形成一套完整的钢箱节段虚拟预拼装程序,实现从数据输入到结果输出。将提出的虚拟预拼装技术应用于某钢箱结构桥梁相邻节段,并将计算所得最大拼装误差1.22 mm与规范规定误差进行对比分析,说明基于PCL的虚拟预拼装技术可以有效完成钢箱节段的预拼装工作,具有结果准确、自动化程度高等优点;吊装有应力状态下的节段控制点竖向位移处于0.08~0.14 mm范围内,结果表明工厂扫描得到的控制点坐标可用于指导实际工程拼装。

预制拼装铁路重力式桥墩的抗震性能研究

为适应中国铁路建设向高烈度震区快速发展的需要,解决传统预制拼装桥墩墩柱及承台连接位置薄弱等问题,提出一种灌浆波纹管连接的模块化预制拼装桥墩体系,通过设置承台与墩身塑性区域共同浇筑及墩底局部无黏结段增强桥墩的抗震性能。制作1个局部无黏结整体现浇铁路重力式桥墩模型和1个局部无黏结预制拼装铁路重力式桥墩模型开展拟静力试验,并结合有限元分析,进行预制拼装铁路重力式桥墩抗震性能研究。结果表明:局部无黏结预制拼装桥墩整体连接性能稳定,可通过墩底塑性区域破坏与墩身及节段间的摇摆实现共同消能,其破坏模式表现为墩底塑性区域的弯曲破坏,未发生破坏位置转移现象;局部无黏结预制拼装桥墩等效塑性区域高度比整体现浇桥墩降低,抗侧向水平承载力与耗能能力提升显著,位移延性能力良好,可适应更大加载位移,最终累积耗能增长64.3%;结构接缝位置连接稳定可靠,同等加载位移下等效刚度基本一致,抗震性能得到明显提高;预制节段划分对预制拼装铁路重力式桥墩抗震性能的影响不大。

爆炸荷载下预制节段拼装双层钢管混凝土墩柱的动力响应数值模拟

为提升装配式公路桥梁的抗爆防护能力,提出了一种新型预制节段拼装双层钢管混凝土(PS-CFDST)组合墩柱.基于非线性显式动力分析程序LS-DYNA建立了新型PS-CFDST墩柱在爆炸荷载作用下动力响应分析的精细有限元模型,并通过已有试验结果验证了模型的准确性.对爆炸荷载作用下PS-CFDST墩柱的动力响应进行数值模拟分析,研究了PS-CFDST墩柱在爆炸荷载作用下的破坏过程、损伤机理和耗能机制.运用参数化分析方法,研究了爆炸距离、节段数量和预应力水平等关键参数对PS-CFDST墩柱动力响应的影响,并在此基础上提出了PS-CFDST墩柱的抗爆设计建议.结果表明:PS-CFDST墩柱除通过材料塑性损伤耗能之外,节段接缝界面滑移耗能机制对耗能贡献可达40%以上;增大墩柱可接近距离是提升墩柱抗爆安全性的有效手段,增大预应力有利于减小柱中最大水平位移和墩底剪切滑移,从而提升PS-CFDST墩柱的抗爆性能.

武汉青山长江公路大桥宽幅钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配技术

武汉青山长江公路大桥主桥为主跨938 m的双塔双索面全飘浮体系斜拉桥,主跨整体式钢箱梁高4.5 m、全宽48 m,采用500 t架梁吊机分节段悬臂拼装架设。钢箱梁悬臂拼装时,架梁吊机站位节段、待架节段由于荷载及约束不同,横截面变形呈现出不同的趋势,线形匹配难度大。为解决该问题,主跨钢箱梁悬臂拼装时选择上、下游分体式架梁吊机,减少架梁吊机自重;经比选选择横桥向27.7 m间距的架梁吊机站位,减小了架梁吊机荷载对横向线形匹配的影响;通过设置顶压装置(由顶压牛腿、支承底座组成),在架梁吊机站位节段、待架节段钢箱梁边腹板处施加1500 kN顶压力,配合少量马板,一次加载完成对接口竖向变形匹配调整。施工后,钢箱梁横向线形匹配精度均满足要求。

预制内外复合保温模壳拼装墙体热工性能研究

为探究预制内外复合保温模壳拼装墙体结构中的卡板连接件对墙体热工性能的影响,通过热工理论计算、试验研究、ANSYS有限元热分析模拟软件3种方法,对比分析了无连接件、不同数量连接件以及双面抹灰不同条件下墙体的传热系数。结果表明:在无连接件条件下,实际墙体热工试验测试值与热工理论计算值的误差较小;连接件数量越多,热桥效应越明显,墙体的热工性能越差;采用有限元模拟软件对墙体进行热工设计结果较精确,可作为设计依据;研究结果可为模壳拼装墙体在超低能耗建筑的应用及能耗分析提供借鉴。

水下盾构隧道管片拼装质量控制方法研究现状与展望

针对大型水下盾构隧道施工阶段可能存在的管片拼装质量问题,综述国内外相关水下盾构隧道管片拼装的重要研究,主要涵盖管片拼装质量控制指标、管片拼装对隧道衬砌力学性能的影响、管片拼装质量控制以及质量检测的应用等方面。针对管片拼装质量控制指标,探讨管片尺寸和几何要求、裂损性、水密性及防渗性能要求等关键内容。通过现场监测、相似模型试验与原型试验归纳管片拼装对水下盾构隧道衬砌力学性能的影响。在拼装质量控制方面,介绍管片拼装设备、盾构隧道管片传感监测系统、盾构姿态预测方法以及管片定位技术的发展和应用。同时,总结近期管片拼装缺陷检测方法的研究成果,包括三维激光扫描、图像三维重建以及计算机视觉等技术在管片衬砌裂缝及渗漏方面的应用。最后,讨论管片拼装的尚存问题以及研究趋势。目前存在的主要问题包括:1)缺乏有效的拼装质量实时监测与评估方法;2)对水下环境中管片拼装力学性能影响研究不足;3)自动化控制技术的成熟度不够;4)隧道缺陷检测精度及其风险评估方法仍需进一步优化。展望未来,将通过对管片拼装质量评估手段、自动化与智能化拼装技术以及高精度缺陷定量分析方法的不断创新和改进,实现对拼装质量的实时监测、数据分析和定量评估,从而提高管片拼装的效率、精度和安全性。

承插式连接预制拼装桥墩抗震性能试验研究

为研究不同连接构造、轴压比和承插深度对承插式连接预制拼装桥墩(简称“承插式桥墩”)抗震性能的影响,制作1组现浇桥墩试件和3组承插式桥墩试件开展拟静力试验。对比试件破坏模式、滞回曲线、骨架曲线及特征值、耗能能力、刚度特性和残余位移、纵筋应变,分析承插式桥墩与现浇桥墩抗震性能差异以及增设钢榫进行结构优化后桥墩抗震性能改善效果。结果表明:承插式桥墩与现浇桥墩试件破坏模式、损伤范围、承载能力、耗能能力、残余位移和钢筋应变沿梁高分布相近;提高承插式桥墩轴压比,能提高桥墩承载能力,降低延性和累积耗能能力,破坏时残余位移远小于其它构件,具有可靠的自复位能力;提高承插深度,会增大桥墩承载能力和耗能能力;墩底增设钢榫能增强承插式桥墩与承台间的连接,承载能力、延性、耗能能力等与承插式和现浇桥墩保持一致,但各加载位移下的累积耗能较高,有助于提高承插式桥墩的耗能能力,具有良好的抗震性能。

UHPC预制拼装综合管廊的抗弯性能试验

针对预制拼装钢筋混凝土(RC)管廊自重大和吊装难的问题,通过试设计超高性能混凝土(UHPC)预制拼装管廊主体构造,并进行1∶2模型的静力试验;得到UHPC综合管廊的顶底板和侧墙在不同荷载作用下的破坏形态、荷载-变形关系、钢筋和混凝土应变,并对整体受力机制、破坏模式和极限承载力进行分析.结果表明,UHPC管廊重量可减少30%,破坏模式与RC管廊基本一致,均为弯曲破坏,但UHPC管廊的开裂荷载和变形能力明显提高.在实测数据的基础上,通过简化拉压区应力分布图形,建立UHPC综合管廊抗弯极限承载力的计算方法,得到的计算值与实测值吻合良好,误差在10%左右.提出的计算公式可为UHPC综合管廊的设计计算提供参考.

基于有限元等效模型的大型膜顶搪瓷拼装储罐安全性分析

为了提高储罐的安全性,建立了大型膜顶储罐的等效分析模型,分析不同工况下罐体壁板及其零部件的应力及变形,探究拉筋带数量、中心立柱高度等对罐体的应力及变形的影响规律,求解得到了其最优值。结果表明:在膜顶拼装储罐未产气加上雨雪天气影响等极端工况下,储罐的罐壁以及抗风圈发生失效,需要对储罐结构进行优化以提高罐体安全性;拉筋带数量和中心立柱高度是影响罐体安全性的主要因素,拉筋带数量增加到80根,中心立柱与拉筋带夹角增大到77.5°可以有效提高罐体的安全性;首层壁板厚度和膜压已为最优值,满足罐体安全性要求。所得结论可提高拼接罐体的可靠性,为后续拼接罐体的设计提供参考。

150m跨整孔全焊接钢桁梁试拼装工艺及荷载试验研究

孟加拉帕德玛大桥上部为全焊接连续钢桁梁结构,施工中开创性地采用了整孔拼装及架设方案。为验证钢桁梁拼装过程中线形计算及拼装方案的合理性、可行性,选取1跨钢桁梁进行试拼装和荷载试验。详细阐述了钢桁梁试拼装前线形计算、整孔试拼装施工技术、荷载试验等相关内容,通过对全过程检测数据及荷载试验分析,验证了该钢桁梁线形计算结果、拼装技术及试验结果均满足要求。

基于三维点云的盾构管片拼装质量偏差评价方法

盾构机在掘进过程中,由于盾构姿态控制不当等因素,管片拼装时常发生错台值、椭圆度失准等工程质量问题,这些施工质量问题往往会对隧道的稳定性及安全性造成影响,为保证盾构隧道的安全施工与健康服役,在施工过程中对盾构管片拼装质量进行动态评估尤为重要。针对传统盾构管片拼装检测效率低,精度有限及检测数据全面性差等问题,应用三维激光扫描技术采集盾构管片拼装成型后的点云数据,通过长短轴法和改进的按斜率分割法分别对盾构管片的椭圆度和错台值进行测算;同时提出环段数据拟合提取隧道中轴线及中心点的方法,实现盾构管片拼装质量高精度、高效率、自动化检测。结合实际盾构隧道工程案例分析,验证基于三维点云的盾构管片拼装质量偏差检测方法的可行性。

螺栓连接板式拼装混凝土综合管廊受力性能分析

螺栓连接板式拼装混凝土综合管廊由底板、侧壁和顶板组成,其中侧壁通过底板预留螺栓钢筋连接。为研究该预制拼装方案综合管廊的受力性能,对其下部边节点及现浇对比试件开展了足尺低周反复荷载试验研究。在试验基础上,基于ABAQUS有限元分析软件建立板式拼装混凝土综合管廊下部边节点有限元分析模型,进一步开展腋角高度、轴压比对该拼装方案的力学性能影响分析。试验结果表明,在低周反复荷载作用下,预制和现浇试件均为侧壁受弯破坏,具体表现为侧壁端部受弯破坏;预制试件承载力比现浇试件低7%。有限元分析结果表明,腋角明显提升节点承载力,相较于无腋试件,当腋角高度为150mm时,模型正反向承载力分别提升4.5%和13.6%;当腋角高度为250mm时,试件正反向承载力分别提升12%和27%;轴压比对节点承载力影响较小,随着轴压比增大,模型由侧壁端部受弯破坏转变为底座端部受弯破坏。

冻融循环作用下节段预制全胶接拼装梁剪力键抗剪承载力研究

为分析冻融循环对节段预制全胶接拼装混凝土梁剪力键抗剪承载力的削弱效应,建立剪力键抗剪承载力计算模型,并进行单调加载和反复加载模型试验验证,采用冻融材料应力~应变关系曲线,对冻融循环次数、冻融后反复加载、正应力水平、键齿数量、键齿尺寸进行抗剪承载力参数影响分析。结果表明:单调加载、冻融后反复加载的剪力键抗剪承载力与冻融循环次数均呈二次抛物线关系;冻融循环次数对剪力键抗剪承载力有较大削弱;冻融循环后再反复加载,剪力键抗剪承载力进一步明显降低。单调加载下,剪力键抗剪承载力和正应力呈线性正相关;剪力键抗剪承载力与键齿数量呈三次抛物线关系,键齿数量超过4个,抗剪承载力随键齿数量增多增长缓慢;剪力键抗剪承载力与键齿尺寸比呈线性正相关。

预制桥梁墩柱拼装及钢筋连接套筒灌浆施工技术

随着工程建设技术的发展,装配式施工已逐渐成为工程建设中的一种重要施工方法。桥梁建设的装配式施工也在实际工程建设中得到广泛应用。同时,还重点介绍了预制桥梁墩柱的吊装施工艺以及墩柱与承台的连接注浆技术,对施工中重点关注的钢筋连接套筒灌浆施工问题进行了分析,并对座浆层密实度控制、灌浆套筒灌浆密实度控制等难点问题提出了相应的解决对策。通过总结为今后类似的工程建设提供借鉴。

悬臂拼装施工的预制节段箱梁桥预应力参数优化

为揭示预制节段箱梁桥预应力相关参数对悬臂拼装阶段和合龙阶段箱梁横截面应力及施工期线形的影响,选取某工程一联三跨预制节段箱梁桥,针对悬臂拼装阶段和合龙阶段不同预应力参数取值对桥梁受力状态及变形特征的影响进行数值模拟。研究结果表明:预制节段箱梁桥顶板钢束最优张拉控制应力为预应力钢束抗拉强度标准值的0.70~0.75倍,与此同时应控制预应力钢束截面积不低于0.000 98 m^(2)(7Ф15.2 mm)。顶板单侧钢束组预应力合力作用线与顶板中轴线之间的距离,即顶板预应力合力偏心距宜取箱梁宽度的0.22~0.26倍。合龙阶段采用先张拉底板、腹板通长钢束,再张拉中、边跨局部钢束的方式可使桥梁在不同张拉阶段之间的线形及横截面应力变化更加平缓,有利于施工期间结构的安全控制。

大型观演空间吊挂结构地面高效拼装施工技术

为满足复杂功能和高标准的观演体验,国内各大型观演空间观众厅上方布置了大量复杂的吊挂结构。本工程由于需要在屋顶封闭后才可进行安装,因此无法采用大型机械、多采用地面拼装提升的施工方法。大型观演空间内观众厅及舞台区域上方吊挂结构地面高效拼装技术在工程应用过程中取得了较好的预期效果,具有一定借鉴意义。

节段预制拼装箱梁桥抗剪性能试验研究

湿接缝纵向拼装的方法在节段预制拼装桥梁中得到广泛应用,但是湿接缝结合面抗剪受力性能研究较为缺乏。以某高速公路20 m装配式预应力混凝土简支箱梁桥为背景,设计了节段预制拼装箱梁桥的抗剪性能足尺模型试验,对桥梁湿接缝节段的抗剪性能进行了研究,建立了试件的有限元计算模型。研究结果表明,现浇接缝和相邻节段预制箱梁的挠度在试验初期变形基本一致;当荷载超过600 kN时,挠度差明显增大;当试验荷载达到1 100 kN时,湿接缝与箱梁混凝土的结合面失去传递荷载的能力,试验模型发生破坏;采用节段预制拼装的箱梁桥,其破坏模式是先结合面开裂后湿接缝混凝土开裂破坏;施加并提高纵向预应力,可以提高拼接箱梁桥结合面开裂后的承载能力。

站房大跨度屋盖钢桁架拼装施工技术研究

大跨度屋盖钢桁架拼装施工具有较高的施工难度,难以把控施工质量,为此提出站房大跨度屋盖钢桁架拼装施工技术研究。根据相关规范对钢桁架外观及力学性能进行检验,采用两点吊装方式对屋盖钢桁架进行整体提升吊装施工,应用导向器件对吊装过程中对钢桁架位置进行微调,并监测提升架及钢柱。采用二哈夫组装连接,在站房大跨度屋盖钢桁架外框柱四周布设钢柱焊接工具式操作平台,进行钢桁架焊接施工,完成站房大跨度屋盖钢桁架拼装施工。实例分析结果表明,对钢桁架拼装施工质量控制后,钢桁架跨中垂直度和侧向弯曲矢高偏差均在允许范围内,符合规范要求,该施工技术能够有效控制站房大跨度屋盖钢桁架拼装施工质量,具有良好的应用前景。

底部填芯预制节段拼装桥墩抗震性能数值仿真分析

为促进预制节段拼装桥墩在山区复杂环境及强震地区的应用,提出了一种底部填芯的预制节段拼装桥墩,采用ABAQUS有限元模型讨论了填芯段高度、初始张拉力和耗能钢筋配筋率等关键参数对底部填芯预制节段拼装桥墩抗震性能的影响规律。研究结果表明:随着填芯段高度的增大,底部填芯预制节段拼装桥墩的承载能力和耗能能力显著提高,但残余位移和填芯段上部接缝开口宽度也增大;随着初始张拉力的增大,底部填芯预制节段拼装桥墩承载能力和耗能能力略有提高,残余位移和墩底混凝土损伤程度基本不变;随着耗能钢筋配筋率的增大,底部填芯预制节段拼装桥墩承载能力和耗能能力提高,但填芯段上部接缝开口宽度增大。研究结果可为底部填芯预制节段拼装桥墩合理构造提供参考,促进预制拼装桥墩在山区复杂环境和强震地区的应用。

大跨钢桁梁快速拼装施工技术研究

京沪高速公路改扩建工程盐河大桥为左右两幅分离式桥梁,结构形式为下承式钢桁梁,主跨长95m,线形控制难度大。本工程的显著特点是桥址距京沪高速铁路较近,场地狭窄,工期紧,给钢桁梁快速拼装带来了极大挑战。文章介绍了钢桁梁拼装的施工技术难点,确定了由一端(小里程)向另一端(大里程)进行拼装的方式。分析了钢桁梁线形产生误差的原因,提出了减小误差的措施,从而保证了钢桁梁成桥后的线形满足设计要求。