底部双排配筋单孔空心预制梁力学性能试验研究

为了研究新型装配式单孔空心预制梁的抗弯承载力和变形性能,并提高其工作性能。试验共设计并制作了3根单孔空心预制梁和1根实心预制梁,通过试验和理论计算相结合的分析手段,重点研究单孔空心预制梁和实心预制梁的破坏机理、裂缝发展、荷载-挠度曲线、变形性能及抗弯承载力等。结果表明:单孔空心预制梁与普通实心预制梁的破坏特征相似,且其裂缝分布较均匀、间距小,延性好;在相同荷载作用下,单孔空心预制梁挠度大于实心预制梁,其整体受力变形性能相对优越。提出了截面有效面积等效法和混凝土轴心抗压强度等效法2种计算方法,通过对比分析发现,混凝土轴心抗压强度等效法计算值误差仅为0.82%,满足工程要求,而且单孔空心预制梁与实心梁相比还可节约材料8.72%。因此,单孔空心预制梁具有良好的应用前景。

工字形钢梁-矩形钢管柱单向螺栓节点抗弯承载力理论计算方法

针对工字形纯钢梁和钢-混凝土组合梁分别与矩形钢管柱和矩形钢管混凝土柱采用单向螺栓(也称单边拧紧螺栓)连接形成的4种节点形式,对其在弯矩作用下的受力机理及破坏模式进行分析,讨论导致节点失效的因素。总结节点在弯矩作用下的9种失效模式,包括:单向螺栓拉断、端板受弯屈服、矩形钢管柱壁翼板受拉屈服、矩形钢管柱壁翼板受压屈服、矩形钢管柱壁腹板受压屈曲、混凝土楼板局部压溃、钢筋屈服、矩形钢管柱内混凝土局部压溃、矩形钢管柱壁腹板受压屈服,进而基于破坏模式给出节点各组件承载力的计算公式。对4种节点在不同破坏模式下的正弯矩承载力和负弯矩承载力进行分析,给出节点承载力计算公式。将节点抗弯承载力的理论计算结果与试验结果进行对比,验证理论计算方法的可靠性。

基于相似理论的钢结构模型实验结果修正:以空腹梁为例

以相似理论设计大跨度钢结构缩尺模型试验时常因材料及尺寸等多参数同时畸变的问题而无法正确反映原型结构力学性能。提出了基于响应面法的响应面预测模型对畸变参数进行修正,并考虑材料加工难度及制作成本,基于相似理论设计了三种不同材料制作的1/2空腹梁缩尺模型且梁截面厚度产生畸变,对多参数畸变模型修正前后的误差进行分析。结果表明:建立的响应面方程具有很好的拟合精度和对未知参数的预测能力,在各级均布荷载作用下,多参数畸变的钢空腹梁缩尺模型通过数值模拟及等效刚度理论计算后,未经修正的缩尺模型映射原型结构的力学性能误差较大,而经过建立的响应面模型修正后,误差显著减小,多参数畸变的缩尺模型能够有效地预测原型结构的力学性能。

市政宽幅空心板梁桥加固设计关键技术

针对当前普遍暴露出来的装配式空心板梁桥病害,以武汉市三环线地面层五座空心板梁桥维修加固工程为背景,进行维修加固设计,提出的主要设计方法包括:梁体横向分块依次整体顶升的施工方案;新支座垫块双层设计;可根据现场实际情况进行适时调整的三种不同的支座垫块与墩台帽梁连接方式;铰缝跨缝植筋处理。施工过程及运营情况表明,这些设计方法在增加了施工的便利性,缩短了工期的同时,起到了良好的加固效果,有效恢复并提高了结构的整体受力性能、恢复了结构耐久性。

斜撑对方钢管柱-桁架梁节点抗震性能影响试验

为实现施工现场绿色、高效率、高精度的模块化装配式钢结构建筑的建造,分别提出基于柱座式的带斜撑和不带斜撑的装配式方钢管柱-桁架梁节点。共设计4个十字形足尺试件,并对其进行滞回加载试验。分别考察梁破坏和斜撑破坏模态下试件的抗震性能,探究两种破坏模态产生的原因。评估斜撑对节点极限承载力、延性、刚度以及能量耗散能力等抗震性能的影响,分析两种破坏模态下节点的传力机制,并结合破坏模态和受力特性分别给出带斜撑和不带斜撑节点的设计建议。结果表明:不设置斜撑的试件表现出良好的塑性变形和能量耗散能力等抗震性能;斜撑的设置不仅有效地将塑性铰由桁架梁转移到斜撑端部,而且大幅度地提高节点的承载力和刚度,但在斜撑破坏前桁架梁塑性变形能力受限。整个加载过程中,4个试件的柱座与桁架梁之间的连接未出现破坏,且柱子与柱座之间的法兰板未出现明显的滑移现象,该柱座式连接可靠。

分缝护栏致空心板梁桥L型裂缝预应力控制方法研究

为提高护栏分缝桥梁的耐久性和承载力,以台金高速公路杨司高架桥预制空心板梁桥为背景,研究通过施加预应力控制因护栏分缝引起L型裂缝的有效性,并针对既有桥梁加固和新建桥梁设计提出通用的有效方法。采用Abaqus软件建立既有桥梁和新建桥梁的有限元模型,研究车道荷载作用产生的应力放大效应;分析预应力筋布置高度和长度对边梁梁底应力的影响及对既有桥梁护栏分缝导致的预应力损失;在此基础上,提出L型裂缝的预应力控制方法。结果表明:边梁应力放大系数随桥梁跨径和护栏高度的增加而增大,其取值范围为[1.42,2.14];预应力筋布置高度越低,边梁跨中梁底应力越大;预应力筋布置长度越短,既有桥梁梁底应力越大,对新建桥梁应力没有影响;分缝护栏对既有桥梁施加预应力产生损失,对新建桥梁不会产生预应力损失;在边梁跨中施加相应的预应力,可有效抵消跨中的应力集中效应,防止主梁跨中产生L型裂缝。

高功率VCSEL激光器光束发散角的测量方法

垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,简称VCSEL)由于其能发射出垂直于腔面光束的特性使得多个VCSEL激光器可以在同一片芯片上紧密集成,而不需要大量的空间;且VCSEL激光器使用共振腔的反射镜来增强光并放大,从而实现高效的光发射;通常情况下,VCSEL激光器的发光效率可以达到40至60之间,与传统的激光器相比,VCSEL激光器更容易实现高效率。由于VCSEL激光器的可集成性好、效率高等特点,使其广泛应用于3D感知、自动驾驶、光通信等领域。因此,VCSEL激光器的质量检测工作也显得越来越重要。随着VCSEL激光器进军高功率领域,其发光束的模式也经历了从基模变为高阶模的过程,光束已经从类高斯光束变为了类拉盖尔-高斯空心圆环光束。虽然传统的1/e^(2)、D86等算法在测量基模下的类高斯光束的发散角较为精确,但对于高阶模式下的类拉盖尔-高斯空心圆环光束,这些方法则出现了明显的误差。考虑到VCSEL激光器在自动驾驶等重要领域的广泛应用,其光束精确度的要求也随之提高。因此,本文采用了D4σ算法,针对类拉盖尔-高斯空心圆环光束进行发散角测量,与1/e^(2)、D86等传统算法进行了比较。结果显示,新方法在发散角测量准确度上最高提升了230。

铰缝损伤及铺装层对空心板桥横向刚度的影响

铰缝损伤是空心板桥梁较易出现的病害。为研究铺装层在铰缝损伤后对空心板桥梁横向刚度的影响,根据铰接板法理论,采用梁格法和Midas civil软件建立其有限元模型,对铰缝损伤后空心板桥梁的横向受力性能进行计算分析。研究结果表明:铺装层在空心板桥梁铰缝损伤后可起荷载横向传递的作用,提高了桥梁的横向受力性能,并且在多铰缝出现损伤时,提升效果更为明显;同时当铺装层厚度为10~20 cm时,铺装层厚度越大,桥梁的横向刚度越大,但对结构横向刚度的提升效果并不明显。

钢筋混凝土桥梁裂缝预防与维护方案

分析了空心板梁的结构特点与功能,并针对空心板梁的病害,即渗水和泛碱问题,解析其形成机理和影响,提出了在桥梁设计、施工、运营维护阶段预防渗水泛碱病害的措施及处治方案,同时指出,利用现代化技术和方法能够有效识别和监测空心板梁内部的渗水和泛碱反应迹象,采用相应的修复措施可以取得良好的效果,能够确保桥梁的健康和安全。

G15公路嘉金段空心板梁拼宽设计

随着时代的发展,社会对桥梁结构的建设提出了越来越高的要求.为了缓解交通压力,提升经济发展,降低工程造价,减小社会影响,越来越多的现状桥梁会被拓宽改建,继续承担着社会责任.G15公路嘉金段改扩建工程存在大量的既有桥梁改建需求,其中空心板梁拼宽,采用上部结构连接,下部结构不连接的方式.对空心板梁三种拼宽方案进行比选,同时计算分析了新建结构的沉降对现状空心板梁以及拼缝的影响.为桥梁改扩建工程的设计提供了一定的参考.

贝雷梁式支架法在空心薄壁高墩大盖梁施工中的应用及其计算

支架法在空心薄壁高墩盖梁施工具有现场适用性比较强、节约施工材料、施工操作方便、施工效率高等优点,是公路项目薄壁空心高墩大盖梁施工的一种常用的方案。本项目结合现场实际情况,对薄壁空心高墩大盖梁采用贝雷梁支架法进行施工,对贝雷梁支架法在盖梁施工进行受力验算分析,通过实例说明贝雷梁支架法的优缺点和应用效果,可为相似的桥梁施工提供借鉴和参照。

重大改建船的原船重量重心分布推算

文章以“海州湾之星”改建船为例,演算了如何在没有初始重量重心分布的情况下,利用静力学原理推算原船重量重心分布的方法,并利用该方法得到原船空船重量重心分布,核算了改建后船舶的总纵强度,并取得船级社的认可,可为同行提供借鉴。

预制装配式大悬臂UHPC空心盖梁受力性能分析研究

盖梁在桥梁结构中起着承上启下的重要作用,城市桥梁的盖梁大多采用大悬臂结构形式,而预制装配式大悬臂盖梁的体积大、质量大,这对运输和吊装提出了非常高的要求。为了减轻预制装配式大悬臂盖梁自重,促进预制装配式下部结构的工程应用,文章以预制装配式大悬臂盖梁的轻量化为研究目的,对采用UHPC材料的Π形空心盖梁、C80实心盖梁和C80倒U形盖梁,开展相关力学性能分析研究。研究结果表明:UHPC材料具有优异的力学性能,虽然UHPC-Π形盖梁的空心段壁厚比普通混凝土倒U形盖梁更薄,但其抗弯和抗剪承载力基本能够与普通混凝土实心盖梁以及普通混凝土倒U形盖梁保持在相同水平。UHPC材料的强度对Π形盖梁抗扭承载力的影响很小,而顶板厚度的影响较为显著,可通过增大顶板厚度的方式提高Π形盖梁的抗扭承载力。

架桥机主梁结构设计与有限元分析

架桥机主梁支架是架桥机的主要承重部件,承担着吊车总体载荷。采用合理的桥架构造方式减轻自重,不仅能节约钢材成本,还能降低高速公路、桥梁的荷载,进而降低基础工程的成本。本文提出了一种改进梁腹板形状、设计新型金属梁来减少桥梁重量的方法;采用经典力学结构分析方法,计算开孔高度与相应的应力、变形之间的关系,给出了相应的计算公式;并运用有限元法,对空腹箱形梁的结构进行分析,并与理论分析进行比较证实了该方法的有效性。

老旧预应力空心板梁非常规裂缝产生机理分析

混凝土开裂是老旧预应力空心板梁典型病害之一,通常表现为跨中底板弯曲裂缝和近支座腹板剪切裂缝。在多榀简支空心板梁的小剪跨比区段,发现了非常规的弯剪裂缝。利用空间杆系模型和精细化实体有限元模型,对先张预应力空心板梁的开裂机理进行分析。结果表明,设计缺陷和重载车辆是板梁底板和腹板贯通开裂的主要原因。其中,预应力端部应力集中,诱发了非常规弯剪裂缝产生;车辆荷载则加剧了薄弱截面裂缝的扩展。

某空心板简支梁桥的加固及服役性能

针对在役空心板简支梁桥病害导致桥梁体系承载性能减弱的问题,采用粘贴钢板加固方法进行加固改造,以提高桥梁体系的整体性和耐久性,对加固前后桥梁特殊断面在最不利受荷状态下的最大应变和最大竖向挠度进行了测试分析。结果表明:加固后桥梁体系的刚度显著增大,并且中载和偏载条件下所产生的弹性应变和挠度远小于桥体实际承载能力。通过数值模拟方法对加固后桥梁体系的承载性能进行验算,发现桥梁刚度在有限范围内变化时,桥梁体系仍具有较好的整体性和耐久性能。

梁高受限空心板桥横向连接优化设计分析

以某梁高受限的空心板漫水桥加固工程为例,通过建立有限元实体模型,详细分析了旧桥空心板梁及铰缝的受力状态,结果显示原空心板间的铰缝截面小且受力复杂,在重载作用下易破坏且影响结构横向传力,原桥设计荷载低且配筋弱,在荷载和环境作用下出现大量病害。为彻底解决桥梁结构病害,对下部结构进行加固后更换了上部结构,在梁高受限条件下设计了一种横向湿接的预应力空心板梁。经对比分析可知,新空心板梁优化了横向连接,改善了接缝横向受力状态,提高了结构整体性、承载能力和耐久性,并且加快了施工速度,减少了河道占用,目前改造后的桥梁使用状态良好,该设计思路及加固方案可为类似工程提供借鉴。

某钢筋混凝土现浇连续空心板梁桥承载能力检测评定分析

本文以某主梁存在大量超限裂缝的钢筋混凝土现浇连续空心板梁桥为工程背景,针对桥梁的检测结果,采用有限元分析检算与现场荷载试验相结合的方法,分析对比试验及理论数据并结合检算结果对桥梁承载能力进行综合评定,分析结果表明该桥梁承载能力不满足规范要求。该桥的检测评定方法可为同类桥梁的检测评估加固提供参考。

预应力混凝土空心板桥梁加固方法研究

为解决预应力混凝土空心板桥梁应用环节存在的结构承载力下降、桥体老化严重问题,规避由此引发的桥梁受损、桥面裂缝困境,保证桥梁运行质量,对预应力混凝土空心板桥梁加固方法展开研究,以案例解剖的方式,基于三维有限元模型分析桥梁病害的具体形式和产生原因。在此基础上初步制定技术方案,并结合数值计算结果、经济性、可行性分析结果确定最终方案,梳理方案技术流程、评估方案应用效果,以提高预应力混凝土空心板桥梁建设质量。

基于选区激光熔化技术的空心变截面梁点阵建模与性能研究

针对点阵结构受力不均、材料分布不合理和功能性单一等问题,设计了一种空心变截面梁点阵。该点阵主要由空心变截面梁和无冠空心球体组成,优化了节点连接方式,改善了材料分布,相比于传统体心立方点阵更具优势。完成了空心变截面梁点阵结构几何分析,基于点阵的几何数据模型和铁木辛柯梁理论推导了点阵结构参数与相对密度和力学性能之间的函数关系。设计了单胞边长10 mm空心变截面梁点阵,在同一相对密度、不同曲率半径的变截面梁点阵进行了准静态压缩仿真模拟,采用选区激光熔化技术制备了变截面梁点阵,进行了形貌分析和准静态压缩试验。结果表明:压缩仿真结果与实验结果趋势吻合,空心变截面梁点阵相比于传统体心立方点阵性能更优,外轮廓曲率半径为4 mm时力学性能最优,相比于普通点阵承载能力提高43%;变截面梁外轮廓及内孔光洁度较高,扫描提取模型与原模型相比偏差在0.25 mm以内。