PHC-钢管组合桩在潍坊地区沿海港口建设中的应用

在中小型高桩码头设计中,PHC预制管桩具有良好的抗腐蚀性和较高的承载力,应用较为广泛,但其穿透能力和耐打击能力较弱。如山东潍坊沿海地区地层中普遍存在一层埋深浅、厚度大、标贯高的粉砂层,该土层使沉桩施工较为困难,因此提出PHC-钢管组合桩方案。结合某河口区5000吨级多用途码头的桩基变更设计,从桩基设计、有限元分析、静载荷试验、高应变检测方面综合论证方案的合理性,并进一步提出桩基桩端承载力折减系数,为该地区同类项目桩基垂直承载力计算提供了一定的依据。

部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥冲击系数

为研究部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥车激动力放大效应,以某3跨连续部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥为研究对象,通过桥梁冲击系数定义求得桁梁桥挠度冲击系数与轴力冲击系数。对比分析了不同车速、桥面不平度、车重、填充系数等因素对桁梁桥冲击系数的影响,并采用MATLAB软件对共867个冲击系数进行拟合优度检验,得到95%保证率下桁梁桥冲击系数统计值。结果表明:部分填充混凝土后能有效降低矩形钢管组合桁梁桥下弦杆动力响应,但并没有降低桁梁桥在车辆荷载作用下的动力放大效应;车速对桁梁桥冲击系数的影响规律不可预测;桥面不平度是影响冲击系数的重要因素,桁梁桥关键截面冲击系数随桥面恶化显著增大,最大增幅约为400%;随着车重降低,桁梁桥关键截面冲击系数增大,最大增幅约为200%;随着混凝土填充系数的增大(下弦杆混凝土填充长度增加),由于桁梁桥下弦杆相对刚度提高,其冲击系数值略有增大;桁梁桥关键截面轴力冲击系数大于挠度冲击系数。在95%保证率下,该部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥冲击系数统计值为0.223,小于美国规范、澳大利亚规范、英国规范和加拿大规范中的冲击系数取值,但大于中国规范中的冲击系数取值,应引起桥梁设计者的高度重视。

高压旋喷钢管组合桩的理论计算与应用研究

针对沿海地区深厚软土抛填石工程场地,既有建(构)筑物地基基础长期不均匀沉降严重的问题,在充分考虑周围场地条件,结合抛填石层、深厚软土层各自特征,满足加固处理要求的前提下,提出了一种上部为钢管桩下接高压旋喷桩支承于下覆岩层的组合桩型。通过理论分析、室内模型试验、现场静载试验、数值模拟计算以及工程实例,研究认为:(1)高压旋喷钢管组合桩的竖向承载力主要由水泥旋喷桩体强度控制;(2)随着注浆体厚度的增大,桩的沉降量随之减小,但随着注浆体厚度的持续增大,其缩减幅度也逐渐变小;(3)粗糙度的影响存在一个阈值,其对承载力和位移的影响与土的工程性质有关;(4)随着注浆体水灰比的增大,桩的承载力也随之增大。采用高压旋喷钢管组合桩对既有建筑下深厚软土抛填石场地进行加固处理具有一定的合理性和可行性。

GFRP管-石粉地聚物混凝土-钢管组合短柱轴压性能研究

玻璃钢纤维增强复合材料管-石粉地聚物混凝土-钢管组合柱(DSTC-GC)是一种将废弃大理石粉地聚物混凝土代替普通混凝土而得到的一种新型组合柱。以玻璃钢纤维增强复合材料(GFRP)及钢管的外直径与管厚、混凝土类型、截面空心率等为参数共设计制作了11根试件并开展了轴压性能研究。结果表明:DSTC-GC试件出现三种典型破坏形态,试件曲线呈典型的双线性强化,较普通混凝土DSTC试件发现荷载-钢管应变曲线出现平缓屈服台阶。GFRP及钢管对试件力学性能及变形影响显著,合理的空心率有利于提高DSTC-GC试件材料的使用效率及延性。废弃石粉在DSTC-GC试件中的掺量为50%(质量分数)时试件的轴压性能较好,而普通混凝土DSTC试件轴压性能优于DSTC-GC。基于试验结果,建立了f_(cc)/f_(c0)、ε_(cc)/ε_(c0)及λ_(t)之间的函数关系,对比发现Gao等模型更适用DSTC-GC试件承载力计算。

双回路窄基钢管组合塔的弯矩计算

目前国内铁塔基础设计均采用单腿基础最大作用力,但窄基钢管组合塔根开较小,难以满足《架空输电线路基础设计技术规程》中基础中心间距不宜小于其设计直径的3倍的要求。本论文结合工程实际情况,利用道亨满应力设计软件计算双回路窄基钢管组合塔的荷载情况,根据钢管组合塔基础作用力的计算原理对满应力荷载数据进行整理和分析,计算出双回路窄基钢管组合塔的整体弯矩和水平力,为工程中窄基塔基础的计算和优化提供准确的作用力表达方式。

GFRP-再生混凝土-钢管组合柱轴压力学性能试验研究

FRP管-再生混凝土-钢管组合柱作为一种新型组合构件,由外FRP管、内钢管以及两管之间填充的再生骨料混凝土3部分组成,其中再生骨料混凝土的应用,有利于促进建筑结构的绿色化、节能化。通过对21根这种组合柱进行单调轴压试验,研究不同再生骨料替代率及不同FRP管厚度对这种组合结构的轴压力学性能的影响。试验结果表明,该新型组合柱相比于填充普通骨料的双管柱承载力有所下降,但延性却有明显提高,有利于抗震;再生骨料替代率为30%的双管组合构件力学性能较好;同时,相比于FRP约束实心组合柱,再生骨料的双管空心柱也表现出良好的约束效果。

钢管组合大跨越输电塔结构动力特性研究

利用有限元分析软件ANSYS建立了钢管组合大跨越输电塔SZK系列的杆梁混合分析模型,采用子空间迭代法得到了结构的前5阶模态,对比以实测所得的周期近似公式,经过修正得到了该类结构的不考虑导地线影响的更加精确的第一阶周期计算公式.文章进一步考虑导地线的影响,研究不同垂直档距下输电塔的动力特性,了解了结构动力特性的变化特点,并引进考虑导地线影响的周期放大系数,修正了第一阶周期计算公式.分析研究对输电塔的抗震、抗风设计有一定参考意义.

钢板夹钢管组合板抗低速冲击性能的优化研究

试验共设计了三块钢板夹钢管组合板,分别为净距90 mm的三钢管组合板(G3)、净距30 mm的四钢管组合板(G4)与净距0 mm的五钢管组合板(G5);研究了组合板在落锤冲击作用下的抗冲击性能及破坏情况。利用有限元软件对试验组合板及不同厚度钢板、钢管的组合板进行模拟,分析钢管(钢板)位置、钢板厚度、钢管壁厚对组合板抗冲击性能的影响。提出单位增加质量贡献比γ来衡量组合板抗冲击性能优化的程度。结果表明:钢管分布连续的组合板抗冲击性能最好;在组合板变形不太大的情况下,钢板在抗冲击过程中起主要吸能作用;只增加中钢管壁厚能更快地提高组合板抗冲击性能,但材料利用率降低;只增加上钢板厚度能提高组合板边钢管抗冲击过程的参与度,增强组合板的整体性,并提高材料利用率。

基于ANSYS/LS-DYNA的PHC-钢管组合桩低应变检测可行性研究

PHC-钢管组合桩因承载能力高、自重轻、对地质适应性好等优点在工程中广泛运用,但因其所处地质条件复杂、施工条件等因素,对于PHC-钢管组合桩这种地下隐蔽工程的检测不易,传统的桩基动测法对于其完整性检测的适用性尚未可知。文章采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对PHC-钢管组合桩无缺陷状态以及上部PHC管桩出现破裂、上部PHC管桩与下部钢管桩脱开状态这两种典型缺陷状态进行模拟分析,探讨了低应变反射波法对于检测PHC-钢管组合桩缺陷的适用性,可为工程实际提供一定的参考依据。

PHC-钢管组合桩高应变检测修正方法

针对PHC-钢管组合桩这类非常规桩的极限承载力设计及高应变检测难题,开展了高应变试验和竖向静载试验。设计制作3根不同长度组合的PHC-钢管组合桩,采用锤击法沉桩,通过高应变现场试验和竖向静载试验,得出基于两种试验数据的极限承载力;依据高应变和竖向静载试验结果,通过理论分析提出了PHC-钢管组合桩高应变实测曲线拟合法的修正方法。结果表明,对于PHC-钢管组合桩,高应变实测曲线拟合法得到的极限承载力大于竖向静载试验下的极限承载力,提出的修正方法计算结果与竖向静载试验结果基本一致,可用于PHC-钢管组合桩极限承载力高应变法检测。

轴压下GFRP管-混凝土-钢管组合柱的尺寸效应

为了研究尺寸效应对GFRP管-混凝土-钢管组合柱力学性能的影响,在满足几何相似性的条件下,利用静力加载的方法对具有不同试件尺寸、不同混凝土强度等级的8根试件的轴压力学性能进行了试验研究.对8根组合柱试件的试验破坏现象、荷载-应变曲线、极限承载力以及应力值变化进行相应的分析比较,结果表明,随着试件尺寸的增大,试件抵抗变形能力减弱且尺寸效应明显,而增加GFRP管壁厚可以提高试件承载力、增强试件力学性能、减少尺寸效应的影响.

钢管组合大跨越输电塔线体系简化模型研究

利用有限元分析软件ANSYS建立了钢管组合大跨越输电塔线体系有限元分析模型,采用子空间迭代法得到了单塔结构的前18阶模态和体系的前600阶模态,通过对比分析,定性地得到了导地线在侧向(X向)和纵向(Y向)施加给铁塔的刚度耦合效应。同时推导了塔线体系的理论简化计算公式,得到了比较实用、直观的等效刚度模型。最后通过引入适当的等效刚度系数,分析了输电塔线体系简化模型的动力特性,一定程度上验证了简化模型的合理性。分析研究进一步揭示了导、地线对输电塔的耦合作用规律,对输电塔的抗震、抗风设计有一定参考意义。

PHC钢管组合桩在复杂地质条件港口中的应用

针对当前复杂地质条件下PHC管桩沉桩困难问题,以三亚某公务船码头工程为依托,结合PHC管桩和钢管桩的优点以及相关行业规范确定了PHC钢管组合桩的结构形式。针对PHC钢管组合桩的特点,从穿透较厚砂层角度出发,通过结构计算软件以及相关规范公式给出码头结构极限承载力状态,对结构计算、受力特性与桩基检测结果进行分析,提出桩基改进措施和沉桩控制条件,得出满足工程设计要求的PHC钢管组合桩。结果表明:该种PHC钢管组合桩方法满足桩基承载力及应变要求;PHC钢管组合桩在穿透较厚砂层的条件下技术可行、经济合理。

CFRP-UHPC-钢管组合短柱轴压性能研究

CFRP-UHPC-钢管组合短柱是一种具有广阔应用前景的组合柱,用超高性能混凝土(UHPC)取代组合短柱中的传统混凝土可提高其力学性能和耐久性.为研究CFRP-UHPC-钢管组合短柱的轴压性能,对18个CFRPUHPC-钢管组合短柱进行了轴心受压试验,分析了其破坏过程、破坏形态及轴压承载力,研究了碳纤维增强复合材料(CFRP)厚度、空心率以及钢管厚度对约束UHPC轴压性能的影响,并基于双剪统一强度理论建立了CFRPUHPC-钢管组合短柱轴压承载力计算公式.结果表明:CFRP-UHPC-钢管组合短柱的组合形式充分发挥了UHPC的抗压性能、CFRP的抗拉性能以及钢管的抗压性能,在三者协同工作下,组合短柱的轴压承载力明显高于各个材料轴压承载力的简单叠加,最大提高幅度可达81%;随着CFRP厚度的增加,约束UHPC的抗压强度和极限应变均有不同程度提高,组合短柱的轴压承载力提高明显;空心率较小(φ=0.28和φ=0.50)时,空心率对约束UHPC的抗压强度和极限应变影响不显著,空心率较大(φ=0.76)时,约束UHPC的极限应变明显提高;钢管厚度对约束UHPC轴向应力-应变曲线、抗压强度和极限应变影响很小;各个影响因素对约束UHPC轴压性能影响程度排序为:CFRP厚度>空心率>钢管厚度;所建立的CFRP-UHPC-钢管组合短柱轴压承载力计算公式计算简便,且计算值与试验值吻合良好,可供工程应用参考.

中空GFRP管-混凝土-钢管组合柱的轴心受压性能研究

为研究GFRP管壁厚及构件尺寸对中空GFRP管-混凝土-钢管组合柱的轴心受压性能的影响,对2根GFRP管-混凝土-钢管组合柱进行轴心受压试验,并在验证使用ANSYS软件建模适用的条件下,利用软件建模分析8根组合柱的极限承载力及应力-应变曲线.研究结果表明:当试件尺寸相同时,增大GFRP管壁厚会提高试件的延性和极限承载力;当尺寸增大时,增大壁厚对于改善承载能力的作用会减弱.

尺寸效应对GFRP管-混凝土-钢管组合柱轴压下力学性能影响的研究

FRP管-混凝土-钢管组合柱(简称DSTC),是一种新型组合结构形式,它由FRP外管、钢材内管以及两者之间填充的混凝土三部分组成,具有轻质高强耐腐蚀等特点.为了更深入研究DSTC的轴压力学性能,通过2组不同工况下的DSTC短柱轴压力学性能实验,对不同尺寸等工况下的DSTC进行了深入研究.根据实验结果可知,随着试件尺寸的增大,试件抵抗变形能力在减弱,尺寸效应对不同混凝土强度等级的DSTC力学性能的影响程度不同,具体表现为尺寸效应对高等级混凝土的影响要小于较低等级混凝土.

L形截面方钢管组合异形柱的长细比计算

方钢管组合异形柱是一种新型的异形柱形式。针对L形截面的方钢管组合异形柱,对其长细比计算公式进行了推导,并采用通用有限元程序ANSYS验证了长细比计算公式的正确性。

小口径钢管组合桩在滑坡应急抢险中的应用

通过小口径钢管组合桩在滑坡应急抢险工程中的实际应用,介绍了其施工工艺及有关要点,为处理类似的突发地质灾害提供了借鉴。

钢管组合板桩在接岸结构和防波挡沙堤中的应用

钢管组合板桩结构较地连墙、单一板桩结构及其它直立岸壁结构可以更好的适应复杂地质条件,方便施工,对各种水平和竖向荷载的适应能力强,能很好的满足水平抗弯和竖向承载力要求,适应港口工程大型化、深水化。另一方面,钢板桩行业的迅速发展,使得钢管组合板桩结构在其它材料缺乏的地区具有越来越大的应用优势。本文结合近年来参与设计的一些国外工程案例,对钢管组合板桩在接岸结构和防波挡沙堤中的应用进行了介绍,为类似工程提供借鉴。

FRP管-混凝土-钢管组合柱轴压性能分析

为了研究FRP管-混凝土-钢管组合柱的轴心受压性能,本文借助有限元软件ANSYS,通过合理地选择单元类型、材料属性、网格划分等操作,对核心加载方式下的FRP管-混凝土-钢管实心组合柱的轴压性能进行了仿真模拟,并将有限元计算结果与试验结果进行对比,验证了有限元模型的可效性,为以后该组合柱的研究提供了一种思路。