大跨度钢桁架结构卸载模拟及监测技术研究

以江苏省盐城黄淮湿地博物馆钢桁架结构卸载施工为背景,旨在通过有限元技术及基于多传感器融合的现场监测技术研究大跨度桁架结构卸载施工关键技术。研究结果表明:有限元计算结果能够获取卸载施工过程中的关键要素,为后续监测方案的设计提供参考。后续的监测结果表明,有限元方法对位移的计算结果可靠性要高于应力,与实际情况更加接近;基于多传感器融合的监测方法能够提高监测结果的准确性和远程监控效果,为桁架结构的安全性和可靠性提供了有力支撑。研究结果可为大跨度钢结构建筑的施工提供参考。

高速铁路大跨度钢桁架桥接触网腕臂安装技术研究

高速铁路大跨度钢桁架桥纵向伸缩量大且变位复杂,是影响接触网腕臂偏移等系统能否正常、安全运行的重要因素,如何解决接触网腕臂安装、偏移调整与钢梁伸缩之间的协同配合,目前国内在此方面鲜有研究。通过阐述受导线伸缩影响的腕臂偏移机理和大跨度钢桁架桥梁体纵向伸缩机理,分析在不同接触网锚段布置方式下大跨度钢桁架桥梁体伸缩对腕臂偏移的影响,并采用逐工点分析法总结不同工况下钢梁伸缩与导线伸缩对腕臂偏移影响的相互关系,揭示了接触网腕臂安装曲线在导线伸缩及钢梁伸缩共同作用下的计算方法。结合典型案例计算分析,建议采用不同钢梁跨度下的推荐锚段布置方式能有效降低腕臂偏移量,并提出应重点关注伸缩缝两侧锚段腕臂偏移问题、腕臂偏移为叠加关系时缩小半锚长度、钢梁跨度大于720 m时应重点计算伸缩缝两侧双腕臂间距等优化事项。研究内容及计算公式可为系统性解决高速铁路大跨度钢桁架桥接触网腕臂偏移设计、施工及运营维护等技术难题提供理论支持。

公铁合建斜拉桥钢桁-混凝土板组合梁受力特性

以某主跨808 m的公铁合建新型钢桁-混凝土板组合梁斜拉桥为背景,采用ANSYS软件建立局部组合梁细化的全桥多尺度有限元模型,分析其在不同工况下双层组合梁的受力传力特性和混凝土桥面板荷载分配比,并讨论混凝土桥面板厚度t_(b)、横梁刚度变化系数λ_(K)和钢与混凝土弹性模量比λ_(E)对组合梁受力传力的影响规律。结果表明:最不利组合工况下,钢桁架最不利Von Mises应力为183.6 MPa,混凝土桥面板最大拉应力为5.3 MPa,均满足结构受力要求;沿纵向路径,钢桁架和混凝土桥面应力在节间横梁间均呈“波形”分布;上下层混凝土桥面板顶、底面应力沿横向近似呈“W”和“M”状分布,表明桥面板承受一定沿横向不均匀分布弯矩;公路及铁路混凝土桥面最大剪力滞系数分别为1.45、1.36,更宽的公路混凝土桥面剪力滞效应更显著;公路及铁路混凝土桥面分别承担上、下层结构57.46%~79.99%和33.21%~62.81%的轴向荷载,为组合梁的主要传力构件;混凝土桥面板的应力随t_(b)及λ_(K)的增大而增大,随λ_(E)的增大而逐渐减小;混凝土桥面每层平均荷载分配比ξ与t_(b)成正比,与λ_(K)及λ_(E)成反比;当t_(b)、λ_(K)和λ_(E)参数的取值范围分别为0.8~1.4、0.4~1.6以及4~10时,组合梁混凝土桥面应力及荷载分配比ξ较为合理。

大跨扶梯钢桁架结构现场加载试验与分析

某商场自动扶梯大跨度钢桁架结构需要检测其在正常使用极限状态下的挠度与应力,该钢桁架水平跨度47.9 m,仅在两端设有支座,整体悬空且最高处离地面35 m。现场难以采用直接堆载方式加载,故提出一种空间加载系统。在桁架节点处悬挂精轧螺纹钢筋,以地下室楼板作为反力装置,利用千斤顶完成加载。首先对加载系统进行承载力、整体稳定及局部稳定验算,采用SAP2000有限元软件对地下室梁板结构进行验算,发现竖向拉力会导致原结构梁板开裂,因此选择在板上堆载的方式以减少拉力对原结构的影响。现场试验结果表明,该加载系统对原地下室梁板结构未造成损害,钢桁架实测挠度和应力情况与原结构设计计算相符。

武汉光谷电竞馆建筑结构一体化设计与分析

武汉光谷电竞馆采用框架-剪力墙结构体系,为了实现荷载传递,结构中局部使用了钢斜撑、吊挂、托柱转换等结构形式。由于比赛大厅及建筑造型的影响,6层和屋面均采用大跨度钢桁架结构。建筑折面外表皮钢网格结构与主体结构采用一体化设计,从而达到结构与建筑形态的统一协调。本工程属于特别不规则的高层结构,运用多个计算软件对结构进行了静力弹性分析、弹性时程分析、中大震下的等效弹性分析和大震弹塑性分析。各项计算结果对比分析表明,结构满足预定的C级性能目标。最后,给出了本工程结构所采用的施工阶段分析步骤,并介绍了6层大跨度钢桁架典型支座节点设计、外表皮钢网格结构与内部混凝土结构的连接节点设计。

站房大跨度屋盖钢桁架拼装施工技术研究

大跨度屋盖钢桁架拼装施工具有较高的施工难度,难以把控施工质量,为此提出站房大跨度屋盖钢桁架拼装施工技术研究。根据相关规范对钢桁架外观及力学性能进行检验,采用两点吊装方式对屋盖钢桁架进行整体提升吊装施工,应用导向器件对吊装过程中对钢桁架位置进行微调,并监测提升架及钢柱。采用二哈夫组装连接,在站房大跨度屋盖钢桁架外框柱四周布设钢柱焊接工具式操作平台,进行钢桁架焊接施工,完成站房大跨度屋盖钢桁架拼装施工。实例分析结果表明,对钢桁架拼装施工质量控制后,钢桁架跨中垂直度和侧向弯曲矢高偏差均在允许范围内,符合规范要求,该施工技术能够有效控制站房大跨度屋盖钢桁架拼装施工质量,具有良好的应用前景。

南昌文体中心大跨度重型钢结构桁架设计关键问题分析

南昌文体中心项目采用大跨度重型钢结构桁架实现了最大99m的无柱空间。为了阐述大跨度重型钢结构桁架的设计思路,考察设计、施工中各因素的影响,通过理论分析和数值模拟细致地讨论了涉及的关键问题,包括杆件布置、支承条件、关键节点构造、施工过程的影响等。结果表明:腹杆布置形式对弦杆内力的影响较小;重型桁架两支承端的连接处理至关重要,应注意保证弦杆轴力在极限承载状态下的有效传递,并弱化弯矩的影响;整体提升施工方案对结构内力分布影响较大,“后激活”部分杆件的方法可以考虑提升过程中桁架端面的转动效果,更为准确地体现施工过程的影响。

基于GCD-FER的大跨度钢桁架场馆施工安全风险评估研究

大型场馆多采用大跨度钢桁架作为屋面支撑结构,而大跨度钢桁架因其尺寸与质量大、拼接工序繁琐,施工过程中易发生安全事故,导致重大人员伤亡和经济损失,有必要探究和评估大跨度钢桁架场馆施工安全风险。基于“人员-材料设备-技术-环境-管理”框架,运用文献研究和专家讨论等来辨识安全风险,集成灰色关联度(GCD)与模糊证据推理(FER)构建相匹配的风险评估方法,并选用ZN大学体育馆项目开展案例实证。研究发现:大跨度钢桁架场馆施工安全风险清单包括施工人员、施工材料与设备、施工技术、施工环境、施工管理等5类1级安全风险以及21个2级安全风险;安全风险清单与评估方法可分别用来辨识相关安全风险因素和评估各级安全风险等级;实证研究揭示ZN大学体育馆项目的施工安全风险为中等级风险,施工管理风险与施工技术风险为显著的1级安全风险,钢桁架高空拼接技术不完备为显著的2级安全风险。研究可丰富大跨度钢桁架场馆施工安全风险评估的理论知识,为安全管理人员现场开展科学有效的安全管理提供参考。

大跨度异形空间钢桁架安全吊装施工技术

钢桁架具有结构跨度大、异形、施工复杂且常规设备难以完成整体吊装等特点,制定合适的吊装方案是保证钢桁架结构质量和安全的关键。吊装方案的选取需要综合考虑钢桁架吊装过程中结构的应力比和变形、运输难度、高空焊接量、安全性等因素。该文以“中国传感器十大园区”——重庆市传感器特色产业基地暨西部(重庆)科学城北碚园区主出入口大跨度钢结构桁架安装为例,对比分析了各种吊装方案的优缺点。对比发现分三段吊装方案对吊装设备和场地要求低,吊装危险性较低,可实施性较好。在此基础上,结合现场施工环境和工期成本,对大跨度异形钢桁架分段吊装的整体施工流程、施工工艺、技术要点等进行了详细介绍。该工程对大跨度异形钢桁架吊装方案的尝试,为相关复杂工程的吊装方案提供了一定的借鉴。

大跨度钢桁架屋顶单机分段吊装施工技术研究

大型钢结构的吊装作业日渐成为钢结构工业化建筑施工的重要环节,因受作业场地条件限制,大型钢结构构件的一次吊装施工安全成为大跨度钢结构应用的掣肘缘由之一。以38 m大跨度钢桁架屋顶吊装施工方式为例进行分析,选用单机分段吊装进行施工,有效提高了施工效率且保证了施工安全性,为今后相关项目提供参考。

大跨度钢桁梁跨既有线桥梁工程箱梁顶推施工技术研究

以重庆市新九中路主线桥为研究对象,提出大跨度钢桁梁跨既有线桥梁工程箱梁顶推施工技术。考虑到箱梁顶推过程中临时墩受力情况,得出最优的临时墩布置方案,并采用钢管立柱形式连接临时墩。按照最大顶推跨径的0.6~0.8倍,加工具有变高度工字形断面的导梁结构,并通过预埋段浇筑、导梁横连、高强螺栓拧紧等方式实现导梁整体安装。在临时墩上方放置滑道和滑块,完成顶推滑动装置的整体搭建。借助多台智能步履式千斤顶和电子计算机自动控制平台,进行多点同步箱梁顶推施工,并通过带有纠偏导向轮的限位装置实现顶推施工纠偏处理。根据施工结果,运用该顶推技术建设完成的箱梁梁体中线偏差总是低于2 mm,很好地满足了大跨度桥梁工程箱梁施工要求。

考虑下层人非通道影响的大跨钢桁架拱桥抗风性能研究

大跨径钢桁拱桥是一种对风荷载较为敏感的桁架结构,现以株洲清水塘大桥为研究对象,开展了下层人非通道对全桥结构抗风性能的影响研究。首先建立了有限元分析模型,比较了有无下层人非通道对全桥结构振型与频率的影响。通过主梁节段模型风洞试验,开展了有无下层人非通道的主梁振动特性研究。研究表明,设置人非通道后,主梁涡激振动得到了显著抑制。之后,进一步通过节段模型测力风洞试验,对比了有无人非通道的断面静气动力系数的变化情况。主梁静气动力系数测力风洞试验结果表明,设置人非通道后,主梁阻力系数与升力系数均增大,升力矩系数未发生明显变化。最后,开展了全桥结构风荷载效应分析。结果表明,考虑人非通道后,主梁与拱肋横向位移极值响应有明显增大。其中,主梁横桥向位移增大约44%,主拱横桥向位移增大约18%。

大跨度钢桁架无支撑分段吊装卸载分析

针对沙特国王港项目D201建筑屋面大跨度轻型钢桁架吊装,为满足沙特当地政府监管要求,同时为降低成本和保证工期,结合钢桁架矢高大、自身结构刚度较差等特点和施工现场情况,通过对比分析,优选出无支撑分段吊装方案。钢桁架采用3台吊机同时吊装,并在高空进行拼接。通过对卸载分析理论的探讨,选择采用了支座位移法模拟分析吊装卸载过程。将3台吊机吊钩视为支座,通过对支座施加不同的向下位移量,模拟吊钩下降过程,完成卸载过程。并获取了钢桁架杆件在各阶段的应力值,提前预判吊装过程的安全性,保证了后续吊装卸载工作的顺利进行。同时指出了支座位移法在模拟分析吊装卸载过程存在的不足之处,为类似大跨度轻型钢结构吊装卸载提供了有益的参考。

某钢桁架人行天桥设计与分析

随着城市建设的不断发展,地下构筑物日趋复杂,而为了缓解交通拥堵、保证行人过街安全,大跨度人行天桥的应用越来越广泛。如何平衡桥梁设计原则和建设约束条件,已成为城市人行天桥设计中不可避免的难题。为此,以广州市某大跨钢桁架人行天桥的设计项目为依托,对该桥的结构设计、结构计算、对运营地铁的影响等进行了阐述和分析。分析内容可为以后类似工程提供参考。

大跨度钢结构滑移施工技术研究

在大跨度场馆建造过程中,钢结构工程更具代表性。某会展中心项目最大跨度58.2 m,为切实保证工程质量、快速推进施工进度,项目钢桁架采用滑移施工工艺。该滑移轨道由滑移结构、滑移支撑结构、动力系统、计算机控制系统以及滑轨等组成,项目通过框架结构安装、滑移轨道调校及桁架吊点设计等一系列研究,有效保证了桁架的施工质量及进度,为项目带来了较好的社会效益及经济效益。

大跨度钢桁架人行桥舒适度探讨

对大跨度钢桁架人行桥的约束条件、桁架高度、人行道位置、桁架杆件截面尺寸等因素进行分析,从中选出对人行桥的自振频率影响最敏感的因素。结合实际情况优化设计方案,人行桥的自振频率不满足中国相关规范规定时,通过对国际主流规范的分析,发现德国规范操作性强和适用性广,故可以按照德国规范对大跨度钢桁架人行桥进行舒适性分析,笔者对不满足德国规范舒适性要求的情况,进行了阻尼器设计,并提出了调频桥面板的设计展望。

某超限综合楼的结构设计与分析

为满足建筑平面功能和立面效果要求,某综合楼项目存在平面不规则、扭转不规则、楼板不连续、尺寸突变、构件间断等各种不规则形式,是具有一定代表性的超限高层建筑。为此,从项目概况、超限检查、性能设计和几个关键构件设计等方面对该项目进行分析梳理。通过反应谱分析、弹性时程分析和动力弹塑性分析,对结构薄弱部位进行了相应的加强,保证了结构达到预设的性能目标。

基于黏滞阻尼器的大跨钢桁组合梁桥抗震性能研究

文章以大跨钢混组合梁为背景,根据桥梁自振特性及场地效应,生成地震波,建立全桥有限元模型,运用非线性时程分析法,分析了黏滞阻尼器阻尼系数和速度指数对桥梁内力、位移的影响。研究结果表明,在大跨钢桁组合梁上设置纵向黏滞阻尼器可有效降低桥墩墩底截面的内力、位移,合理优化阻尼参数后可有效提升阳尼器位移和弯矩减震率。

狭小空间的大跨度屋盖桁架施工关键技术

以某休闲娱乐综合度假城项目中剧院为例,介绍了钢结构屋盖的施工关键技术。首先,通过对本工程的重、难点进行分析,确定整体施工思路;其次,通过搭建临时作业钢平台、应用有限元分析以及三维模拟吊装技术,论证了实施方案的可行性。最后,实施效果表明,应用该技术不仅提高了屋盖桁架结构的安装质量和安全性,也保证了施工效率,为狭小空间的大跨度屋盖钢结构施工提供了技术指导。

大跨度楼面桁架整体提升技术研究

液压整体提升技术在大跨度连廊、网架、桁架结构中已得到广泛应用,提升方法也越来越灵活。文章以洛阳市科技馆新馆项目为例,介绍了该工程应用大跨度楼面桁架整体提升技术的特点,以及在设计阶段和提升施工阶段的主要工作内容和注意事项,阐述了该项目在提升后的对接口的焊接技术,分析了该项目大跨度楼面桁架整体提升施工过程模拟和结构监测,旨在保证施工过程和后期结构在使用过程中的安全性。