考虑轴力与底板约束的埋入式钢柱脚刚度模型

为准确预测埋入式(特别是浅埋)钢柱脚节点的初始转动刚度,将柱脚的埋入段简化为地基梁,基于初参数法完善考虑轴力影响的Winkler地基上的Timoshenko梁理论,提出受锚栓和混凝土约束的柱脚底板转动刚度的计算方法,进而建立可以综合反映柱脚埋深、埋入段剪切变形、钢柱轴力、底板约束影响的埋入式钢柱脚转动刚度模型。基于已验证的有限元模型进行参数分析,研究埋深比、轴力和锚栓布置对柱脚转动刚度的影响。与有限元结果的对比表明,提出的刚度模型较过往文献中理论模型具有更高的精度和更好的适用性,尤其是对于埋深比为0.5~1.5的浅埋柱脚节点。理论与有限元结果表明:埋深比较小时,柱脚转动刚度随埋深比的增加快速增大,而埋深比增加到一定程度后,其对转动刚度几乎无影响;柱脚转动刚度随钢柱轴压力增加呈增大的趋势;对于浅埋柱脚节点,底板约束对其转动刚度的影响较大,而随着埋深的增大,其影响逐渐减小;底板转动约束对埋深比小于1.5的节点刚度具有显著影响,当埋深比增大至2.5,其影响可以忽略。

桩网复合地基离心模型试验中桩顶轴力测试方法研究

桩网复合地基是常见的软土加固措施。在开展桩网复合地基离心模型试验时,为了分析桩土应力比,需要测量桩顶轴力和桩间土压力。微型土压力计在离心模型试验中已经得到广泛应用,但尚无成熟的微型桩顶轴力测试传感器。利用模型桩的桩帽,开发了一种离心模型试验专用桩顶轴力测试方法,标定结果显示该方法测试线性度好。通过某桩网复合地基离心模型试验和数值分析的桩土应力比结果对比分析,验证了该方法的测试效果。

拉-压变轴力下小剪跨比RC剪力墙受剪试验研究

近年来,高层建筑中底部剪力墙因受拉,处于拉-压变轴力和水平荷载耦合受力的问题得到了广泛的关注。为了研究拉-压变轴力下小剪跨比钢筋混凝土(RC)剪力墙的受剪性能,该文完成了3个剪跨比为1.0的RC剪力墙在拉-压变轴力下的往复受剪试验,研究参数为拉-压变轴力变化幅值和加载路径。结果表明:不同加载路径下RC墙均在压剪方向发生剪压破坏,压剪方向极限位移角为1.2%~1.4%;拉-压变轴力变化幅值改变墙体拉剪和压剪承载力,加载路径对墙体的拉剪强度有一定的影响,但对压剪强度影响很小;拉-压变轴力下剪力墙的滞回曲线呈现明显不对称现象,拉-压变轴力的变化幅值对滞回曲线的形状影响较小,但加载路径改变滞回曲线的形状;拉-压变轴力的变化幅值将增加剪力墙拉剪与压剪刚度的差别,在双肢墙结构中可能导致更多的剪力从受拉墙体转移到受压墙体;基于OpenSees建立了可准确模拟拉-压变轴力下RC剪力墙受剪行为的有限元模型。

热轴力对双层微梁谐振器热弹性阻尼的影响分析

近年来,已有不少关于复合材料层合梁/板谐振器热弹性阻尼的研究论文发表.然而,在这些研究中热轴力(热薄膜力)对热弹性阻尼的贡献都被忽略了.众所周知,若梁/板的材料性质分布关于几何中面不对称则其物理中面将偏离几何中面.于是,热-弹耦合振动引起的变温场不但会形成热弯矩,还会产生热轴力(热薄膜力),二者将共同产生热弹性阻尼.文章基于Euler-Bernoulli梁理论和经典热传导理论,建立了双层矩形截面微梁热-弹耦合振动数学模型,精确考虑了热轴力对微结构内能耗的贡献.然后,采用解析方法求得了用变形几何量表示的热轴力和热弯矩,进而求得了系统自由振动的复频率以及用逆品质因数表示的热弹性阻尼解析解.作为数值算例,选取由均匀的银(Ag)和氮化硅(Si_(3)N_(4))分层组成的双层微梁,通过大量的数值实验定量分析了分层体积分数变化对热弹性阻尼的影响规律,考察了热轴力对热弹性阻尼的影响程度.结果表明,忽略热轴力将会低估层合梁谐振器的热弹性阻尼.在金属银的体积分数为70%(氮化硅体积分数为30%)时,忽略热轴力后对热弹性阻尼的低估最大可达16.3%.

基于锚杆系统横向振动频率响应特征的轴力检测方法

基于锚杆系统自由段横向振动特性的检测方法可实现对锚杆的大范围快速有效检测。为提升锚杆轴力检测精度,建立锚杆系统横向振动力学模型,测试了全尺寸锚杆系统轴向加载过程中的频率响应。结果表明:锚杆系统横向振动固有频率对转动刚度及锚杆自由段长度比较敏感;通过试验校准理论模型的转动刚度,所得理论预计轴力与试验结果的吻合度较好,频率阶次越低,轴力检测误差越小;轴力较低时,基频轴力检测的平均相对误差为5.8%,轴力较高时,平均相对误差仅为0.6%;当锚杆杆体进入塑性或界面脱粘滑移后,锚杆自由段长度变化较大,通过实时修正锚杆自由段长度,可实现锚杆系统损伤阶段的轴力检测,基频轴力检测的平均相对误差在4.1%以内。锚杆轴力的快速、无损检测方法对于支护系统及围岩稳定性评估具有重要意义。

高强度螺栓轴力与扭矩关系线性回归分析及不确定度评定

高强度螺栓广泛应用于各类高压罐体中,为了量化装配过程中的检验标准,建立高强度螺栓扭矩与轴力的对应关系模型。基于高强度螺栓轴力-扭矩实验,采用一元线性回归分析方法,建立高强度螺栓拧紧扭矩与轴力的理论关系模型;并采用剩余标准差对线性回归模型的斜率和截距进行不确定度评定。结果表明,模型计算的回归结果与实验结果的误差在±7%以内,螺栓轴力的剩余标准偏差与平均值的相对百分比小于3%,线性回归方程可以准确预测高强度螺栓扭矩与轴力的之间关系,不确定度分析可准确获取各参数的置信区间。研究对提升高强度螺栓的装配质量和连接性能,有一定的理论意义和应用价值。

地铁车站狭长基坑支撑异常轴力分析

【目的】研究地铁车站狭长型基坑施工过程中第一道支撑轴力过大的问题。【方法】通过土体小应变刚度硬化模型(HSS)有限元分析,对车站基坑土方的开挖方式、钢支撑安装质量差、钢支撑未及时受力等情况进行精细化模拟,分析其对第一道支撑轴力的影响。【结果】结果表明:采用盆式开挖对第一道支撑的轴力影响显著,相较分层开挖的情况增大45%,应及时安装对应位置的钢支撑;安装钢支撑的预应力未达到设计值时,会导致开挖到底时的顶层支撑轴力增大,增大幅度在10%以内,底层支撑轴力减小。【结论】在地铁车站狭长基坑开挖过程中应限制盆式超挖;温度变化对支撑轴力的影响不能忽视;安装下层钢支撑预应力达不到设计值时,会导致开挖到底时的顶部支撑轴力偏大。

冷却塔定向拆除时剩余支柱的轴力计算方法

为了使冷却塔的定向拆除更加安全可控,对冷却塔保留柱轴向力的计算方法展开研究。根据力的相似关系给出支柱轴向力与其Z向力之间的关系式,基于平截面假定推导保留柱Z向力的计算公式;利用有限元研究环梁和支柱的弹性模量、支柱高度、保留柱数量以及相邻柱柱顶所对应的圆心角5种参数对保留柱Z向力的影响;根据有限元的结果对保留柱Z向力的计算公式进行修正,并研究修正后公式的适用性。结果表明:爆破后的冷却塔在所有保留柱上并不满足平截面假定;在实际工程范围内,上述5种参数不影响保留柱Z向力的分布规律为Z向力沿着y轴方向上的分布形态始终“两端受压,中间受拉”,且保留柱中的最大压力始终出现在第n排保留柱上,最大拉力始终出现在第(n-4)排保留柱上;当爆破圆心角为200°~240°时,修正后计算值的相对误差在21%以内,且该公式在不同冷却塔上具有良好的适用性。保留柱轴向力的计算公式从力学角度为冷却塔的拆除提供了理论支撑,增加了拆除工作的安全性。

基于Gabor时频滤波的电磁超声螺栓轴力测量

高强度螺栓轴向预紧力(轴力)的测量在工程应用中具有重要意义。使用电磁超声波对螺栓轴力检测时对超声回波声时测量精度要求较高,传统互相关估计法对超声回波声时估计易因噪声干扰发生估计错误,无法满足轴力测量精度要求。针对互相关法对电磁超声测量信号声时估计存在不准确的问题,提出了Gabor时频滤波法。通过螺栓轴力测量实验采集测量信号,对测量信号进行Gabor变换,在时频域中进行滤波,再对去噪后的信号进行互相关估计测得信号的声时,进而计算出螺栓轴力。实验表明:Gabor时频滤波法能有效地滤除电磁超声信号中的噪声,改善互相关估计的稳定性,提高螺栓轴力测量的准确率。

丹江口水库特大桥跨中无轴力连接装置施工关键技术

丹江口水库特大桥为主跨760 m的双塔双索面部分地锚式混合梁斜拉桥,边中跨比为0.2,采用梁塔分离、梁台固结的结构体系。根据主桥结构体系受力需要,主梁在跨中位置断开,设置跨中无轴力连接装置+伸缩装置构造。无轴力连接装置由导梁、外部大箱梁(H梁段和H′梁段)、竖向及横向支座系统组成,导梁长13.68 m。无轴力连接装置现场安装采用导梁跨中分段(2×6.84 m)拼装、外部大箱梁逐缝合龙的施工方法。首先在总拼场地进行无轴力连接装置工厂化预拼装,并安装竖向及横向支座系统,拼装完成后将导梁断开,回位至H梁段和H′梁段进行转运;然后现场吊装匹配连接H梁段,并将H梁段内部导梁向岸侧拖动固定;之后起吊H′梁段并与前置G梁段软连接;再进行H梁段和H′梁段导梁匹配连接;导梁匹配连接完成后进行H′梁段匹配连接;最后进行斜拉索放张、桥面吊机拆除。

不同轴力下钢筋混凝土框架柱的力学性能分析

文中利用有限元法分析不同轴力对钢筋混凝土框架柱力学特性的影响。结果表明,节点位移与模拟位移的时程响应曲线相对一致,证实了所建模型的准确性;钢筋混凝土框架柱节点处所有的滞回曲线均相对饱满;当轴力从5 kN提升至20 kN,钢筋混凝土框架柱耗散能系数的降低速率约0.015,轴力每增加1 kN,屈服荷载和极限荷载分别降低2.27 kN、2.33 kN,延性系数的降低速率约0.0053。上述研究为钢筋混凝土框架柱的改善提供了合理的方法。

钢支撑轴力自动补偿系统在14号线豫园站超深基坑的应用

针对一级基坑变形指标的要求,结合上海市地铁工程豫园站基坑钢支撑自动伺服系统建设实例,具体阐述采用钢支撑轴力自动补偿系统来解决复杂的地质条件下地铁超深基坑施工的变形控制难题。通过钢支撑轴力自动补偿系统工作原理介绍、系统布置、施工计划、设备详解、工程实践效果等,为今后类似工程提供参考。

邻近地铁深基坑混凝土支撑轴力伺服系统分段加载技术研究

为了控制大型深基坑微变形,保障紧靠深基坑地铁隧道的结构安全和正常运营,深基坑工程中将液压千斤顶与混凝土支撑结构融为一体,形成了混凝土支撑轴力伺服系统。在此基础上,结合上海市浦东新区某超深基坑工程,应用混凝土支撑轴力伺服系统,提出了相对整体加载更能保护地铁的混凝土支撑轴力伺服分段加载技术,阐述了该技术的实施过程以及对基坑与地铁保护的控制要求,分析了地铁侧地下连续墙测斜和地铁隧道收敛的变形情况,总结了混凝土支撑轴力伺服分段加载技术应用于邻近地铁隧道深基坑的实际成效。工程实践结果表明:基坑开挖区域①-1区自5月1日地下2层土方开挖至8月10日基础底板形成,地铁侧地下连续墙测斜变形仅22.54mm,靠近基坑侧的地铁隧道下行线收敛变形仅2.43mm。混凝土支撑轴力伺服分段加载技术有效控制了大型深基坑的变形,极大程度地保障了地铁隧道结构的安全,应用前景广阔。

基于有限元模型的地连墙钢支撑预加轴力研究

针对深圳地铁某深基坑项目,采用Adina有限元软件进行三维建模,根据土层参数和地质勘探报告中的数据,将不同的土层属性分配给模型中的各个区域,根据施工进度对深基坑地连墙的钢支撑施加不同的预压轴力进行分析。当钢支撑预加轴力为0时,墙体水平变形量最大可达8mm。当施加100%的钢支撑预加轴力后,墙体水平变形量最小。预加轴力达到51%的钢支撑预加轴力后,桥墩的位移被控制在允许范围内。结果表明,适当增加预加轴力可以有效地控制结构位移,保证深基坑的稳定性。

风电机组高强度螺栓电磁超声轴力检测方法研究

风力发电机组(以下简称风机)高强螺栓由于施工工艺与设计存在不匹配等问题,加上施工轴力分散性大、漏拧、欠拧、超拧现象普遍,致使螺栓断裂问题频发。采取超声相控阵方法检测断裂螺栓,得到断裂螺栓数目与风险等级正相关规律。通过电磁超声技术对有风险的风机螺栓轴力(预紧力)进行测试,查找轴力不匹配螺栓。检测后,发现两台旧风机的超上限螺栓与低于下限螺栓情况同时存在,螺栓断裂风险极大。而新换螺栓的风机螺栓轴力范围基本在设计范围内,满足设计要求。通过螺栓轴力检测能够及时发现螺栓离散性超过设计要求的风机,保证螺栓轴力满足设计要求,降低螺栓断裂风险,保障风机的安全稳定运行。

利用支撑宏观变形计算支撑轴力的方法研究

混凝土支撑由于其高强度和强稳定性的优点,经常被用做基坑支护工程的支撑结构,支撑轴力监测是判断支撑支护结构安全的重要监测指标。本文通过对利用钢筋应力计、监测支撑梁两端宏观变形两种计算支撑轴力方法的研究,提出根据支撑梁两端宏观变形监测点计算支撑轴力的简化公式。当现场出现利用预埋钢筋应力计测量支撑轴力时,监测点被破坏且无法恢复后,可以用宏观变形监测点间接反映支撑梁的受力情况。

巷道全生命周期锚杆轴力规律研究

巷道锚杆轴力监测可作为判断围岩稳定性的依据。以某矿工作面辅运顺槽为研究对象,采用锚杆无损检测技术和锚杆测力计相结合的手段,获得了巷道全生命周期锚杆轴力的变化规律,结果表明:在巷道掘进初期,受巷道围岩应力重分布的影响,锚杆轴力呈上升趋势;随着巷道的不断掘进,进入稳定期后,锚杆轴力趋于稳定;在工作面采动期间,锚杆轴力再次呈上升趋势,且随着工作面的不断推进,上升趋势也逐渐明显。通过锚杆轴力的变化情况可以获取巷道围岩稳定性,以此来为巷道支护参数优化提供依据。

浅谈振弦式钢筋计监测混凝土支撑轴力系统误差的分析

文章依据振弦式钢筋计测量应力的原理,分析了温度变化以及混凝土自身收缩、徐变导致振弦式钢筋计测量混凝土支撑轴力产生系统误差的原因,并在现有文献的基础上推导混凝土支撑轴力监测值的修正公式。在统计广州南沙8个在建基坑混凝土支撑应力基础上,计算对比发现,混凝土最终收缩对轴力监测值影响最大,混凝土龄期5d以后收缩等效应力占混凝土支撑设计平均应力的118%;混凝土徐变产生的等效应力居中,为80%;温差产生的等效应力占比最小,为60%。由于混凝土收缩、徐变是1个相对缓慢的变化,对单天混凝土支撑轴力影响不大,且主要影响在混凝土龄期早期完成,混凝土龄期28d后影响相对较小。受太阳辐射的影响,混凝土支撑温度单天出现较大的变化,由此造成支撑轴力监测值单天同步出现较大波动。

钢筋混凝土支撑轴力补充监测方法研究

受混凝土收缩徐变、温度等因素的影响,常规的监测方法计算出的支撑轴力与实际轴力存在一定的偏差。为对常规方法的监测结果进行校核并增补一种额外的轴力测量方法,文中提出除常规振弦传感器监测外,可在基坑开挖前同时测定支撑两端坐标,若支撑轴力测值出现异常,则可通过持续监测支撑两端的变形计算支撑轴力。结果发现轴力补充监测方法与常规方法监测结果变化趋势较为接近,监测数据较为稳定,且轴力补充监测方法计算结果整体偏小。因此,可将该种方法作为常规监测方法的有效补充。

轴力作用下软土基坑力学场演化规律的原位试验研究

依托上海轨道交通14号线浦东南路站附属结构基坑,针对围护结构侧向变形、支撑轴力、迎土面土压力、坑内土体流变等,开展了轴力作用下基坑力学场演化规律的现场原位试验。试验结果表明,通过主动施加伺服轴力,可有效减小围护结构的侧向变形,并抵消因坑内流变产生的位移增量;根据钢支撑设置的“尽早”与“就近”原则,采用“分区控制原则”可更好地控制超深基坑围护结构侧向变形;而基于轴力相干性所提出的多目标动态控制法能提高轴力与变形关系的对应性。主动控制下支撑轴力的变化会引起围护结构迎土面土压力的变化,轴力增大时围护结构侧向变形减小、迎土侧土压力增大;温度变化可引起的轴力与围护结构侧向变形改变。研究证明通过主动调控支撑轴力能改变支护结构和土体的力学状态,基于轴力的围护结构侧向变形主动控制是可行的。