锚杆钢-木组合托盘极限承载力学性能研究

为降低动压冲击对支护系统的破坏,适应大变形巷道的需要;基于球壳结构理论构建锚杆拱形钢托盘承载力学模型,给出钢托盘最大承载力计算式,分析钢托盘各参数尺寸对其承载力的影响关系,研究木托盘压缩实验特征;通过Abaqus软件对钢托盘与组合托盘开展有限元静态力学强度实验,对比分析钢托盘与组合托盘受压状态下的不同特征,分析让压距离对组合托盘承载性能的影响规律。结果表明:对钢托盘承载力的影响顺序为拱高>拱底圆半径>孔口半径,拱高与承载力服从对数增加关系,拱底圆半径、孔口半径与托盘承载力基本成线性增加关系;钢-木组合托盘中木托盘先受力,并经历了压密阶段、弹性变形阶段和塑性变形阶段,木托盘被压缩可降低钢托盘30.03%的承载受力,组合托盘的应力-位移曲线右移,组合托盘的极限承载力增加;钢托盘受压破坏从孔口处开始,基本成圆形向四周扩展,托盘底部四边中间区域与四角区域形成的高应力差是导致托盘四角破坏的主要原因。

钢-混凝土组合简支桥面连续结构横向应力分析

针对钢-混组合简支梁桥的桥面连续结构开裂等病害,围绕桥面连接板的横桥向应力问题,采用线弹性理论和板的偏微分方程进行分析,得出了桥面连接板挠度和应力的分布函数,建立非线性有限元模型,并进行实桥荷载试验.通过比较理论解、有限元解和实测试验结果,证实了理论解和有限元的有效性.根据得到的分布函数,发现横桥向和纵桥向上的最大拉应力出现在钢梁端部位置的连接板的上缘.此外,还分析了连接板区域尺寸变化对横桥向应力峰值的影响,包括纵梁端部距支座的长度、纵梁的间距以及连接板区域整体尺寸变化.结果表明:较小的纵梁间距和较长的纵梁端部与支撑之间的距离会导致连接板中的横向拉应力峰值增加,并提高横向拉应力在总应力中的占比,从而导致桥面连接板早于设计荷载开裂.因此对于纵梁间距较小、梁端长度较长的钢-混组合简支梁桥桥面连续结构,仅计算其纵桥向受力性能会导致计算结果偏危险,建议按照本文方法考虑横桥向应力对桥面连接板的影响.

先简支后桥面板连续体系桥面板抗裂性能研究

先简支后桥面板连续体系是一种新型钢混组合结构,在该体系的中支点处设置一定长度的钢梁-混凝土桥面板分离段,可以改善桥面板负弯矩区的受力状态。目前对于该体系桥面板负弯矩区这一薄弱环节的试验研究尚属空白。本研究首先根据实际一座先简支后桥面板连续的钢混组合梁桥,设计制作了两跨1/4比例的缩尺模型,并通过安装、拆除带套筒剪力钉对中支点处的分离段长度进行调节。然后通过在两跨桥面上模拟单轮重轴荷载进行逐点加载试验,研究了分离段长度对桥面板受力状态和抗裂性能的影响。最后对原桥的抗裂性能进行了分析。结果表明,中支点处设置分离段的先简支后桥面板连续体系可显著改善结构的抗裂性能。本研究有助于推广先简支后桥面板连续体系在钢混组合结构中的应用、推动桥梁结构预制装配技术的发展。

全钢质低碳基坑支护体系工程应用与碳排放分析

基于深基坑工程碳排放生命周期理论,以上海某绿色科技示范楼项目为背景,针对PC工法组合钢管桩围护结合预应力型钢组合支撑构成的全钢质低碳支护方案和混凝土常规支护方案的基坑生命周期碳排放进行定量计算与对比分析。研究结果表明:全钢质支护体系的基坑生命周期总碳排放量为混凝土支护体系的21%,通过增加重复使用次数、选择低能耗机械、缩短运输距离等措施,可进一步减少全钢质支护体系的碳排放量。

基坑装配式内支撑高脚螺栓-模袋混凝土固支端及其承载性能

基坑工程内支撑体系中,混凝土支撑因其承载能力高、布置不受限制、端部节点现浇、整体性良好等优势得以在基坑工程中广泛使用,但混凝土支撑在设计与施工中的弊病也十分显著,存在设计截面过大、施工周期长、污染性强、成本高、浪费严重等问题。因而,针对混凝土支撑在基坑工程中表现出的优势与劣势,并结合地铁明挖车站深基坑工程的特点,设计一种装配式组合钢管混凝土内支撑,从提高端部节点刚度和强度、实现端部固定连接等角度出发,提出一种适应于地铁基坑装配式组合钢管混凝土内支撑的高脚螺栓-模袋混凝土固支端。通过阐明固支端的设计方案、构造特点和工作原理,并将其与混凝土支撑现浇节点进行对比分析,论证了由预埋钢板、空心法兰盘、模袋混凝土和高脚螺栓等特殊构件组成的固支端,在支撑体系中发挥了固定支座的作用;为建立固支端设计与验算的理论依据,通过分析固支端的力学机理、破坏模式及其演变规律,得到固支端的抗压与抗弯承载力的解析方法;为验证固支端承载性能的理论解析方法的可行性,结合数值模拟验证分析了理论与数值结果,并对影响固支端承载性能的主要因素进行参数化分析。

简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区设计及工程应用

以国内某座简支转连续钢-混组合梁桥为依托,提出了一种简支转连续结构负弯矩区构造设计方案。采用有限元分析和实桥试验相结合的方法,对简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区的受力性能进行分析,验证了该构造设计的可行性,最后就负弯矩区改善开裂的措施进行了探讨。研究结果表明,对于钢-混组合连续梁桥,简支转连续的施工方法与焊接连续施工方法相比,可减小墩顶负弯矩;承载能力极限状态时,负弯矩区混凝土最大裂缝宽度满足规范要求;桥面板钢筋直径以及混凝土自身力学特性是影响负弯矩区开裂的关键因素,适当加大桥面板钢筋直径、采用超高性能混凝土可以有效减小简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区混凝土的开裂;顶升支座法可以在一定程度上减小墩顶负弯矩,对控制开裂有利。

简支转连续钢-混组合梁负弯矩区连接构造受力性能试验研究

以国内某座简支转连续钢-混组合梁桥工程为依托,设计了两根负弯矩区具有混凝土横梁连续段的试验梁SCB-1和SCB-2,针对不同荷载作用下两根梁的受力性能进行室内试验研究,同时就试验过程中的构件扭转现象进行了有限元分析。结果表明:极限荷载下试验梁破坏模式为钢筋先屈服,负弯矩区横梁连接栓钉受力约为220MPa,满足使用要求,试验梁裂缝主要集中在横梁中线两侧1/5~1/3计算跨径范围内,是构件抗裂的关键区域;构件设计过程中应尽量避免偏载和不均匀支撑的共同作用;扭转现象使得构件整体受力性能降低约20%,实际工程中建议增加横向连接刚度。

HUC组合钢板桩在深基坑支护中的应用研究

为了验证HUC组合钢板桩在深基坑支护中的应用优势,结合嘉兴市南湖区某广场工程项目。以HUC组合钢板桩为研究对象,对该案例深基坑支护方案进行了论证,体现了该工程采用HUC组合钢板桩的适用性。通过对支护结构顶部水平位移、基坑四周地表水平位移以及地表沉降进行监测,数据结果均在基坑规范要求范围内。实践表明,HUC组合钢板桩支护方案应用效果良好,比常规钢板桩具有一定的优越性。

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。

HUC组合钢板桩在深基坑支护中的应用研究

H形钢板桩和U形钢板桩(HUC)组合钢板桩的复合施工工艺具备高承载能力、施工便利性和灵活性,大幅降低工程成本并提高了工程效率,并广泛应用于工程施工领域。研究以在建体育公园项目为案例,介绍HUC组合钢板桩主体结构,在案例施工流程的基础上分析支护设计等施工要点,并将HUC组合钢板桩应用在深基坑支护中,从而提高了施工效率。

钢-混组合结构连续梁内力调整技术

为改善钢-混组合结构连续梁中支点负弯矩区受力,以山西省综改区潇河产业园太原起步区某桥梁工程为例,通过采用支座位移法来施加预应力,研究了不同支点位移量对钢-混组合结构连续梁桥受力变化的影响规律。针对U01联,通过采用支座位移法解决了边墩支点反力储备不足问题,相比于常规的支点压重等手段节省工程造价,可为今后类似项目提供参考。

钢-混组合简支梁桥冲击系数试验与理论研究

钢梁桥在我国高速公路建设中已获得一定应用,结构上通常采用钢箱梁/工字钢与混凝土桥面板组合形式。因该类桥型发展较晚,其设计必须考虑的冲击系数取值尚无合适依据。为此,针对延崇高速某钢-混组合工字简支梁桥进行了脉动试验和跑车试验,同时利用ABAQUS有限元软件建立了车桥耦合振动分析模型并用实桥试验验证了其正确性。在此基础上,建立了钢-混组合箱梁桥、钢-混组合工字梁桥、预应力混凝土(小)箱梁桥和预应力混凝土T梁桥共4座具有相同跨径、相同设计荷载和相近桥宽的简支梁桥模型,通过车桥耦合振动分析,对比了不同路面不平度和车速参数对4座简支梁桥冲击系数的影响,同时与我国规范给出的与频率相关的冲击系数进行了比较。研究表明:预应力混凝土T梁桥表现出较大的冲击系数,而其余3座简支梁桥的冲击系数具有较好的一致性;在较高等级路面不平度下,采用现行规范计算钢-混组合简支梁桥的冲击系数合适。

钢管贝雷梁组合支架在现浇梁施工中的应用

钢管贝雷梁组合支架是现浇梁施工中的常见结构,作为承载施工质量的重要结构,研究其力学性能对施工方案设计与实施具有重要意义。文章以磨盘沟1号大桥现浇梁施工为例,根据支撑结构的力学性能,运用受力值验算等数据分析方法,针对大高差、软基地质条件下的SPS钢管贝雷梁组合支架施工进行专项设计,支架主要受力构件的强度、刚度及变形均满足受力要求,整体支架结构安全,成功解决了现场施工难题。

高低塔斜拉桥钢混结合段现场散拼工艺研究

钢混结合段是混凝土主梁过渡到钢箱梁的重要部位,其重量大,整体尺寸大,整体运输和吊装往往会受到周边环境的限制。本文以汉巴南铁路嘉陵江特大桥钢混结合段安装为研究对象,采用在桥位搭设钢管支架,在支架上制作胎架,将钢混结合段板单元运输到桥位,采用塔吊进行吊装,现场散拼施工工艺。该工艺完成的钢混结合段,各项指标满足规范和设计要求,具有较好的推广价值。

大跨简支钢混组合梁桥设计探析

结合实际工程项目,对大跨简支钢混组合梁桥设计进行了探讨,研究确定合理截面型式及横向布置,分析采取临时支墩和桥面板混凝土纵向分段浇筑等施工措施对最终成桥阶段梁体的影响。研究认为,大跨简支钢混组合梁桥宜采用闭口钢箱截面,其设计通常受应力控制,横向布设宜结合钢箱顶底板应力合理拟定主梁根数及间距。施工过程会影响成桥状态,采用临时支墩和桥面板混凝土纵向分段浇筑,可有效改善钢箱顶板应力状况,但对底板应力影响不大。

倒圆台形柱帽钢木组合模板一次成型施工技术

介绍了一种倒圆台形柱帽钢木组合模板一次成型施工技术,摒弃了木模板逐段拼接的繁琐操作过程,创新性地以双层环形木模板做竖向环撑,以斜向木枋和薄钢皮形成封闭倒扇环形钢木组合构造代替传统木模板,确保了柱帽成型后的混凝土曲面观感顺滑。同时,借助有限元软件Midas Gen优化支模体系构造,并利用REVIT三维建模软件对模板拼装过程进行动态模拟。与传统工艺相比,该技术使用构造简单、施工成本低,缩短了工期,在工程质量、安全上表现优异,对类似倒圆台形柱帽施工具有较好的推广应用价值。

软土地区深基坑工程绿色支护技术的应用

我国碳达峰战略目标的确定,对基坑工程提出了更高的要求。文章以上海理工大学军工路516号校区某建设项目为背景,基于校园环境敏感、文明施工要求极高的特点,创新性地采用以预制、装配、可回收支护结构为主的绿色支护技术,包括型钢水泥土搅拌墙、预应力组合式型钢支撑、混合配筋预应力混凝土管桩等绿色工艺,减少了泥浆和废弃物排放,并采用矿渣、钢渣等工业废渣制成的高性能复合型土体硬化剂代替水泥进行土体加固。该项目的顺利实施对地下工程传统行业绿色转型,实现地下空间开发碳中和、碳达峰目标等有一定的借鉴意义。

外包内翻U形钢-混凝土简支组合梁负弯矩区有效翼缘宽度分析

外包内翻U形钢-混凝土简支组合梁作为一种新型组合梁,其负弯矩区有效翼缘宽度被研究得甚少。为了探索该种新型组合梁负弯矩区有效翼缘宽度的影响因素,在本课题组负弯矩区受弯性能试验研究的基础上,采用有限元软件ABAQUS分析了有效翼缘宽度的变化规律,并针对跨中截面详细研究了荷载类型、宽跨比(b_(f)/L_(0))和高厚比(h/h_(f))对弹性和弹塑性阶段有效翼缘宽度的影响规律。研究结果表明:不同荷载类型下,均布荷载作用下的有效翼缘宽度大于非均布荷载作用下的有效翼缘宽度;当b_(f)/L_(0)<0.40时,有效翼缘宽度系数β近似等于1.00且不随宽跨比变化,当0.40≤b_(f)/L_(0)≤1.00时,β随宽跨比的增大而近似线性减小,弹塑性阶段的β略大于弹性阶段的β,且减小率小于后者;高厚比对有效翼缘宽度的影响可以忽略。基于有限元分析结果,提出了有效翼缘宽度的简化计算公式,并与《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中的公式进行了对比。对比结果表明:相较于《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)的计算结果,本文公式的计算结果与有限元计算结果吻合得更好;规范计算结果与另外2种方法的计算结果差别较大,偏于保守。

钢混凝土叠合梁模板支架施工技术

近年来,钢混凝土叠合梁作为桥梁的一种结构形式,在新建桥梁跨越现有道路、河道施工得到越来越广泛的应用。但这种结构存在混凝土面层浇筑过程中如何确保钢结构均衡受力的难题,混凝土面层支模体系选择不恰当,将会引起桥面混凝土面层开裂,产生质量事故,甚至结构倾覆。笔者结合工程实际,对钢混凝土叠合梁混凝土面层支模体系的施工技术进行设计和介绍,依托钢梁作为支撑体系的自承式支架体系,能够满足结构工程质量、安全及现场交通的要求。

钢拱架应力反分析隧道初期支护力学性能的研究

适时分析软弱破碎围岩段衬砌结构的内力状态是隧道动态施工中的关键性问题之一,对判断隧道施工安全状态和评价支护结构稳定性具有重要意义。考虑钢拱架已作为软弱围岩段公路隧道初期支护的重要形式,现通过分析隧道施工现场钢拱架支护的自身特点和受力特性,建立含有钢拱架和喷射混凝土的隧道复合初期支护的地基曲梁力学模型。然后运用地基曲梁相关理论,通过现场监测的钢拱架应力推求出隧道复合初期支护内力解析式,从而迅速得到隧道支护结构的应力集中部位。最后,经由台阶法施工的隧道工程实例运用表明,基于实测钢拱架应力求解隧道初期支护内力的解析研究是分析软弱破碎围岩段隧道支护力学性能的一种新方式,并能及时有效地为隧道现场施工安全提供直观、可靠的力学依据和技术支持。