钢拱结构设计理论与我国钢拱结构技术规程

钢拱结构在竖向荷载作用下拱脚产生水平推力,将外荷载产生的弯矩转化为轴向压力,具有较高的结构承载效率。作为承受压力和弯矩为主的构件,钢拱结构的稳定性能成为研究和设计中的主要问题。钢拱结构稳定问题的复杂性导致其稳定承载力设计理论的研究和应用严重滞后于工程实践。目前国内外均无较完善的设计规范或相关规程,我国正在编制的JGJ《钢拱结构技术规程》将在大量研究成果基础上补充这方面的内容。

重庆出口加工区卡口钢拱结构动力特性分析

重庆出口加工区卡口根据建筑造型的需要 ,设计为两榀斜交放置的大跨度箱形钢拱结构 ,而两相交钢拱间采用了较柔性的钢管相连。由于此钢拱结构的刚度分布极不均匀 ,对抗震及抗风设计均不利。在结构计算中 ,采用大型通用有限元分析程序ANSYS ,通过提取不同振型及频率 ,运用振型分解反应谱法对其动力特性及地震反应进行了分析。

影响农业钢拱结构腹板承载力因素分析

[目的]研究农业钢拱结构腹板承载力影响因素。[方法]通过有限元方法对径向均布荷载作用下的工形截面钢拱结构进行非线性分析,分析截面几何参数对腹板极限承载力。[结果]结果表明腹板长宽比越大,试件的极限承载力越小,而腹板厚度、翼缘厚度、翼缘宽度越大,试件的极限承载力越大。腹板长宽比和截面尺寸一定时,试件的极限承载力随着圆心角的增大而线性增大。[结论]在实际工程中,适当减小横向加劲肋的间距可有效提高试件极限承载力。建议腹板长宽比上限值为2.0。在建筑尺寸允许下,可将纯弯作用下的钢拱结构的圆心角增大,提高试件截面尺寸的极限承载力。

浅谈钢拱结构的稳定

针对钢拱结构在施工阶段常常遇到的稳定问题,对平面内屈曲和平面外屈曲两种钢拱结构可能出现的失稳形式进行了描述,着重对两种失稳形式的机理进行了分析,为保证钢拱结构的安全性与经济性提供了理论依据。

大跨钢拱结构动力特性分析

本文以某高校钢拱结构体育馆为背景,基于动力有限元理论,采用SAP2000软件建立了结构有限元模型,对模型进行模态分析,得到该结构的动力特性。同时,通过改变结构模型相关参数(跨度,矢跨比,支座条件等)分析其对此结构动力特性的影响,为进一步深入研究此类钢拱结构的地震响应提供了基础性资料。

大型圆竹拱-钢拱组合结构建筑施工技术

合理利用竹材作为建筑材料,在创造经济效益的同时,对推动绿色低碳建造方式具有重要意义。但因圆竹特性与节点构造的复杂特性,限制了其在大型公共建筑中的发展。将竹拱与钢拱进行组合,利用钢拱为竹拱提供中间支撑,从而满足圆竹在大空间建筑上的使用需求。结合实际工程,详细介绍了大型圆竹拱–钢拱组合穹顶式建筑施工技术,以期为同类工程提供参考。

隧道大跨度钢拱架稳定性控制措施

针对山岭隧道工程中常出现钢拱架失稳破坏现象,依托深汕西高速公路改扩建项目城仔山隧道工程,从减少拱架位移变形和拱架支撑基岩位移两个角度出发,介绍了一种新的多榀钢拱架同步安装技术。经过现场验证,该技术增大了一次安装的钢拱架的截面面积,使钢拱架刚度得到了一定提高;采用拱脚预测混凝土垫板支垫、钢拱架拱背小导管支撑技术从不同角度对钢拱架的变形和位移进行了控制;采用双湿喷机械手对称喷浆及C30早强喷射混凝土技术在一定程度上增强了钢拱架的稳定性。

工形截面钢拱结构腹板在径向均布荷载作用下的弹性屈曲

焊接工形截面钢拱结构具有造型美、受力性能好、制作简便等优点,在国内外均得到了较为广泛的应用。然而,我国还没有钢拱结构的专用技术规程,现行钢结构设计规范及技术规程中也都没有针对钢拱结构的技术条文。相比较于直梁、柱中的腹板,焊接工形截面钢拱的腹板同样存在着正应力和剪应力,但两者最大的不同在于腹板的几何形状,钢拱的腹板呈弧形,而梁柱的腹板为矩形,这也决定着拱板与矩形板的受力性能不同。当工形截面钢拱受径向均布荷载作用时,截面上的内力只有轴力。针对径向均布荷载作用下的工形截面钢拱结构腹板建立模型,首先通过有限元分析计算得到单块拱板在加载边简支和固支约束条件下的弹性屈曲系数,参考矩形板件的弹性屈曲理论,通过数据拟合得到相关计算式。在此基础上,考虑翼缘对腹板任意程度的嵌固约束,得到工形截面钢拱结构腹板的弹性屈曲系数及其相关计算式。

钢拱壳穹顶结构的有限元计算

目的分析组合工况下钢拱壳穹顶结构的变形、强度以及极限承载力.方法以广西南宁某旅游服务中心为例,运用ABAQUS有限元软件对钢拱壳穹顶结构在各种工况下的变形、强度进行计算,结合弧长法确定结构从稳定的平衡状态变为不稳定的平衡状态时的屈曲载荷和屈曲模态形状,对结构极限承载力进行分析.结果不同组合工况下,结构最大应力为50.48 MPa,最大变形为15.35 mm,安全系数K均满足《空间网格结构技术规程》(JGJ7—2010)中的要求值2.0.结论研究表明,结构在正常使用状态下的变形和极限承载力状态下的强度均满足规范要求,具有足够的安全储备.

双塔高层钢拱连体结构的安装施工

为了更好地保障双塔高层钢拱连体结构工程的施工进度和质量,降低施工组织难度,对其安装技术进行了研究。通过综合比较和施工模拟分析,对大跨度钢拱结构采用了地面低空拼装、2段旋转提升、高空嵌补连接的施工方案,最终取得了预期的效果,保障了施工全过程结构和支撑体系的稳定性和安全性,达到了工期控制的目标,为后续类似大跨钢拱结构的施工方案积累了实践经验。

薄壁钢拱壳结构的剪滞效应分析

文章用变分法分析薄钢拱壳结构在两种竖直均布荷载作用下的剪滞效应，探讨了拱壳轻钢结构剪滞效应随拱壳的截面几何特征，拱壳跨度等因素的变化，并得出一些实用的结论。

钢拱架支护结构优化及变形性能仿真分析

钢拱架支护结构凭借着刚度大、施工便捷,被广泛地应用在水工隧洞支护中,同时加快施工进度、降低施工成本,对传统式钢拱架支护结构进行优化.依据那文隧洞工程地质资料,借助MIDAS/GTS有限元软件,探索优化前后两种钢拱架支护结构在拱顶下沉和拱脚内移中的支护效果.

泥石流大块石冲击下钢拱拦挡坝的抗冲击性能

为使透水型拦挡坝更有效地拦蓄泥石流中的大块石,结合拱结构的受力特点,设计出一种钢拱结构.利用非线性有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟,用钢球模拟泥石流大块石,分别对钢拱结构的两种坝体类型的3个典型部位进行大块石冲击下的动力响应模拟,从结构的应力、冲击力、位移3个方面进行对比分析.结果表明:与钢拱网格坝相比,钢拱混凝土网格坝的应力大小随着时间的增加,在同一荷载条件作用下应力减少的幅度为15.7%,冲击力峰值明显大于钢拱网格坝;位移较钢拱网格坝显著降低,说明钢拱混凝土网格坝具有良好的抗冲击性能.

常州站钢结构屋盖整体稳定分析

研究目的:常州火车站屋盖为大跨度空间钢结构,主要由钢箱梁拱和面外的刚性系杆、支撑组成,跨度较大。为了获得结构的整体稳定性能,指导结构设计,在多种不利荷载组合作用下,对该工程分别进行特征值屈曲分析和非线性稳定分析。研究结论:考虑几何非线性、材料非线性,按最不利原则施加初始几何缺陷,计算结构的非线性稳定屈曲系数,特征值屈曲分析和非线性有限元全过程跟踪分析结果表明:结构的几何非线性很强,且对结构有利;结构的失稳均为整体失稳;在最不利荷载组合情况下,整体稳定分析的结果均能满足规范要求;考虑几何和材料非线性的结构整体稳定分析,真实反应了结构的整体特性,分析结果可为结构设计提供可靠的理论依据。可为类似工程提供参考。

天津大跨椭球形展厅结构方案对比与分析

针对天津某大跨椭球形展厅双向钢拱结构和钢-混凝土组合结构2种方案,对比、分析了两种方案的受力性能、刚度特性、经济指标、碳排放等。结果表明,采用钢-混凝土组合结构进行大跨设计时,可保证与双向钢拱结构相当的受力性能,但刚度、经济指标、碳排放量明显优于双向钢拱结构,是此建筑更适合的选择。

基于承载力拟合的钢拱不利几何缺陷分析

几何缺陷会显著降低钢拱结构的稳定承载能力。为合理确定钢拱不利几何缺陷,该文采用基于子空间划分的多响应面方法对承载力函数进行了拟合,然后根据函数极值的拉格朗日乘子法求解承载力最低时的几何缺陷分布。以两铰圆弧钢拱结构为例,考虑荷载比、偏差节点数量等参数的变化,对比了按上述不利缺陷法和一致缺陷法确定的缺陷拱结构受力性能。结果表明:1)基于子空间的多响应面方法拟合承载力函数的精度较高,承载力预测值与有限元分析结果较为接近;2)采用对承载力拟合函数求极值的方法得到的几何缺陷对承载力更为不利,在参数分析范围内其对应的结构承载力和初始刚度较一致缺陷法分别平均偏低约10%和约22.8%;3)随着偏差节点数量增多,基于承载力拟合的不利缺陷分布与一致缺陷分布的差别进一步增大,且基于承载力拟合的不利缺陷分布对应的节点正负偏差的波动性更为明显。

上海某高位连体大跨度结构方案选型分析

上海某高位连体结构大跨度空间巨型结构由刚度不同的6栋单体和顶部连接体组成;地上6个单体支撑连体结构,形成多塔连体结构。结构体系较为复杂,形成多塔多撑点、大跨度、巨型空间结构。通过介绍该工程的结构体系成因和设计解决方案,包括巨型结构的布置、大跨度空间钢桁架结构、空间钢拱结构方案比选,连接体结构的布置等。

路桥现场浇筑钢拱支撑架工程设计应用分析探究

案例工程及主要结构概况;建立有限元模型;路桥现场浇筑钢拱支撑架安全设计应用的有限元计算分析。本研究针对路桥钢混箱梁的拱跨现场浇筑拱架构造,借助MidasCivil专业有限元模拟计算系统,以理论分析及数值模拟的方式,对路桥箱梁现场浇筑钢拱支撑架工程设计应用开展专题分析探究,以为同类工程设计应用提供研究和技术参考,助力建设安全牢固的拱跨钢混公路桥梁。

沧州体育馆结构设计

沧州体育馆是一座可容纳6000人的综合性体育建筑,已于2010年竣工,将作为2014年召开的河北省第十四届体育运动会的主会场。本工程跨度大、造型新颖,结构设计具有一定的挑战性。介绍了地基基础和结构设计中的关键技术:如地基基础方案的优选,钢结构屋盖结构选型,拱支座推力平衡技术,以及钢拱结构的整体稳定分析等,可供类似工程设计参考。