钢梁贯通型装配式混凝土框架梁柱节点恢复力模型研究

为研究装配式混凝土干连接节点在地震作用下的动力特性,文章设计制作了6个新型装配式节点,通过改变面承板厚度、钢环箍厚度、面承板宽度和钢梁翼缘厚度进行试验,研究不同变量对节点抗震性能的影响。基于试验结果及加载过程中的试验现象,结合三折线模型对数据进行处理,拟合出计算骨架曲线,并在此基础上,结合滞回规则拟合出计算滞回曲线。将拟合所得计算骨架曲线和计算滞回曲线与试验所得曲线进行对比,吻合度均较好。结果表明:根据三折线模型拟合出的计算骨架曲线可以较好地反映该节点的受力特征;根据滞回规则得到的计算滞回曲线可以有效反映该节点的滞回性能。该恢复力模型可为该类装配式节点的抗震性能分析提供参考。

细长竹木圆棒双激光对射自动检测系统设计

针对细长竹木圆棒胚体存在的表面凹坑、开裂等外观缺陷,设计了一种双激光对射式自动检测系统。机械结构采用载物链条使细长竹木圆棒整体平移并在弹性压板下滚动,由对称布置的双激光斜入射至压板和圆棒贴合部位,实现对竹木圆棒表面的双螺旋扫描和空隙检测;控制部分以西门子S7-200 Smart PLC为主体,设计了与实体链条同步的数字链条进行并行控制。测试结果表明,系统相对于人工检测漏检率为0,具有成本低、效率高、可靠性高、易于使用等特点,可有效解决细长竹木圆棒胚体表面质量初筛问题。

大跨无柱地下车站梁-柱节点受力性能的局部多尺度有限元方法

岗厦北综合交通枢纽核心换乘区的中庭51.2 m×48.0 m(南北长度×东西长度)范围为无柱设计范围,其跨度在全国尚属最大。梁-柱节点是该结构传力关键,但数量繁多、类型复杂,且建造过程存在多重体系转换,必须确保节点传力顺畅。基于多点约束方程法(MPC),提出一种局部多尺度有限元方法(LMFEM)。采用LMFEM方法,进一步研究梁、柱贯通方式对本文依托工程典型梁-柱节点受力性能的影响,发现柱贯通节点整体应力较低,传力顺畅,应力集中不显著,更适用于岗厦北大跨无柱地下空间结构。基于现场监测,将节点受力状态实测值与不同方法所得计算值进行对比分析。研究结果表明:相比于传统局部精细化有限元方法(LRFEM),LMFEM方法具有建模工作量小、边界条件易于满足圣维南原理、可兼顾计算精度和计算效率的特点;在同等建模规模和网格细度情况下,LRFEM2模型计算值与实测值的最大相对误差为11.8%,LMFEM模型计算值与实测值的最大相对误差为12.5%,但后者具有更少的节点数量和更短的计算时间,而LRFEM方法的计算精度受边界条件和单元网格细度影响较LMFEM方法的大;本文提出的LMFEM方法具有计算精度高、计算效率高、边界条件易明确等优势,可应用于大型复杂工程结构的节点局部受力性能分析。

多层级曲梁多稳态超材料的可重用性研究

多稳态超材料凭借其出色的力学性能而广受关注和应用.然而,现有研究主要集中在单曲梁结构,对于由多层级曲梁单胞构建的复杂拓扑结构的可重复吸能特性缺乏深入探讨.此外,与传统材料相比,多稳态超材料在循环加载下的疲劳性能也鲜有研究.文章以两端固支直梁一阶屈曲模态为初始构型构造曲梁单胞,并通过3D打印技术制备双材料双稳态单元.进而建立多层级曲梁结构,并给出预测多层级曲梁正则化的力和势能随位移变化的5次、6次多项式经验公式,相比于以往3次、4次多项式结果更为准确.以双曲梁单胞为基本单元,通过中心旋转的方式设计三维点状多稳态超材料,研究其稳态性能和力学特性.并通过参数化分析研究单元几何参数和模块化拓扑构型对结构力学响应的影响,最后通过疲劳实验验证了该类多稳态超材料的疲劳寿命.该结构能够在小变形和大变形范围内实现正负刚度的转变,同时变形是弹性稳定的,即杨氏模量基本保持不变,且具有多稳态和可重复吸能特性.随着双曲梁几何参数Q(高厚比)的增大,其有效压溃距离和能量吸收效率随之增加.提出的设计策略为制造多稳态多步可逆变形的力学超材料开辟了新路径,并为设计材料-结构-功能一体化的工程材料提供了一种新思路.

三岔主梁下承式系杆拱桥结构方案和受力性能研究

下承式系杆拱桥是一种受力性能优越的桥型。现吸取下承式系杆拱桥“自平衡”的结构特点,创新性地提出了一种可适用于三岔河口等特殊建设条件的、主梁呈Y形分岔的下承式系杆拱桥,并分析了该桥型的传力机理,介绍了采用该桥型的某桥设计方案。同时,对三岔主梁下承式系杆拱桥和常规下承式系杆拱桥的受力特点进行了对比分析,总结了三岔主梁下承式系杆拱桥的受力特点,为类似建设条件下的桥梁设计提供了有益参考。

上海青浦华为1号桥设计

上海青浦华为1号桥为中承式拱梁组合体系,两侧拱肋朝内倾斜74°,拱肋与梁体固结,跨径布置为(47.343+90+41.934)m,拱轴线矢高f=24.9 m,矢跨比为f/l=1/3.61。吊索两侧与斜拱肋对齐布置,共设9组拉索,拉索梁上间距6 m。桥梁不单独设置桥台,梁体两侧均搭在建筑结构上。桥梁拱肋为钢拱,梁体为钢箱梁,梁拱组合,下部结构采用承台桩基础。设计BIM技术进行辅助正向设计,确保结构设计的合理性;采用MIDAS Civil进行结构性能分析,结算表明该桥受力性能满足规范要求。该桥采用先梁后拱的总体施工方案。

RC顶升托梁与砖砌体受力性能试验研究

为研究RC顶升托梁与砖砌体接触界面的复合受力性能,设计了3种类型共10个双梁夹墙托换构件,对其进行静力加载试验,从而研究不同接触面积、连接方式对托换结构受力性能的影响。试验结果表明,托换构件共有3种破坏形式:一是沿RC顶升托梁与砖砌体界面发生剪切滑移破坏,二是上部砖砌体受压破坏,三是RC顶升托梁与砖砌体界面开裂且砖砌体受压破坏。根据试验结果,销键、穿墙筋与托梁协同作用,钢筋应变变化趋势具有一致性;销键连接与穿墙筋连接均对界面抗剪能力有所增强,使构件极限荷载有所提升;无连接措施的托换构件存在脆性破坏的风险,实际工程中不建议采用,而销键和穿墙筋连接的构件具有延性破坏特征,能够满足实际工程需求。

宽幅无风撑中承式连续梁拱组合桥总体设计

重点介绍嘉峪关市金港路上跨清嘉高速公路桥梁的总体设计和技术特色。该桥采用宽幅无风撑中承式连续梁拱组合桥结构体系,桥位处地震烈度高,为有效减小地震作用对桥梁结构的影响,在拱脚处设置摩擦摆减隔震支座,与传统中承式无铰拱桥有较大区别,为国内首座无风撑中承式连续梁拱组合桥。主桥跨径布置为(22+65+22)m,桥宽36m,主梁采用钢-混凝土组合梁,拱肋采用矩形薄壁钢箱,桥墩采用锥形实体墩,基础采用钻孔灌注桩基础。

拱形钢桁梁桥结构分析与构造细节设计

钢桁架结构通常节点密集,设计复杂多样。现结合绍兴市某拱形下承式钢桁梁桥,介绍其总体布置、结构设计,并基于有限元分析理论,采用通用有限元软件ANSYS对该桥的活荷载计算模式、上下弦杆节点、梁端节点、横肋与下弦杆及小纵梁相交节点的构造细节设计进行计算对比分析。研究表明,整体式节点设计中节点板处竖杆腹板采用渐变断开式设计,可满足应力、屈曲稳定的要求;拱梁结合点处的应力集中范围与大小受圆弧半径、支点相对位置的影响,支点靠近拱梁结合点对结构受力有利;支撑桥面板的横肋下翼缘可与小纵梁、下弦杆采用半刚性节点,虽一定程度上会增大翼缘断开范围腹板应力,但整体应力水平较低。

结构参数对梁拱协作机理的影响

以西宁祥瑞街大桥为工程背景,该桥为单拱肋下承式连续梁拱组合桥,以力学分析和有限元建模为主线,围绕梁拱协作机理和结构参数两方面进行研究。根据拱肋分担荷载比、拱梁弯矩比、拱梁变形比的表达式,结合工程背景,绘制各参数(吊杆拱肋等代弯矩刚度比、梁拱截面抗弯刚度比、矢跨比、轴向变形放大系数、边中跨比、边中跨抗弯刚度比)与拱肋分担荷载比、拱梁弯矩比、拱梁变形比的影响曲线,分析各参数对拱肋分担荷载比、拱梁弯矩比、拱梁变形比的影响。为设计人员在方案设计初期,拟定较为合理的结构参数提供了力学依据。

单拱肋下承式连续梁拱组合桥梁拱协作机理

以单拱肋下承式连续梁拱组合桥西宁祥瑞街大桥为工程背景,基于吊杆力相等假定和膜张力假定,采用结构力学的方法,推导出梁拱组合体系在均布荷载作用下,拱肋分担荷载比、拱梁弯矩比、拱梁变形比表达式,以此揭示梁拱协作机理。采用四次抛物线对吊杆力进行拟合,通过对公式、有限元计算结果进行误差分析,得出吊杆力修正系数,以此减小吊杆力相等假定带来的误差。同理,采用余弦荷载对吊杆力进行拟合,通过对吊杆力公式、膜张力公式计算结果进行误差分析,得出膜张力修正系数,以此减小膜张力假定带来的误差。最终结合吊杆力修正系数和膜张力修正系数,计算出主梁跨中挠度、拱肋跨中挠度以及吊杆力分担外荷载比例的修正系数分别为1.1、1.2、0.9,以此减小公式误差。

RCS刚接节点组合加固有限元模拟分析

为了研究经过预埋式外包钢板-增大截面加固后柱贯通型RCS节点的承载能力和受力机理,结合实际工程,通过有限元软件ABAQUS对钢箍板-增大截面加固体系进行模拟计算,分析了钢箍板-增大截面加固体系核心区在作为刚接节点与铰接节点两种工况的设计荷载作用下,各部分结构的应力分布、损伤情况和节点转角。计算结果表明,在两种设计工况的作用下,各部分结构均处于弹性阶段,距离屈服强度还有较大盈余,混凝土结构局部出现损伤。

柱端设置L形连接件滑移摩擦节点单层钢框架抗震性能研究

基于损伤控制的理念,研究柱端设置L形连接件滑移摩擦节点(LCSFJ)钢框架的抗震性能和损伤情况。设计并制作了2个1/2缩尺的单层单跨梁贯通式钢框架试件,其中:一个为柱端设置LCSFJ钢框架试件;另一个为普通钢框架试件,对其进行拟静力加载试验。普通钢框架试验结束后柱脚屈曲严重,柱顶翼缘轻微屈曲。柱端设置LCSFJ的钢框架,在试验过程中,LCSFJ如期发生转动,进行摩擦耗能;试验结束后,LCSFJ连接件发生弯曲变形,黄铜摩擦片出现磨损,钢柱无明显损伤变形,利于震后修复;柱端设置LCSFJ钢框架滞回曲线饱满,表现出良好的抗震性能。试验结果表明:设置LCSFJ钢框架可以通过LCSF滑移摩擦和连接件屈服进行耗散地震能量,使梁柱等主体结构保持弹性。为提高柱端设置LCSFJ钢框架的抗震性能,建立有限元模型做进一步分析,配置隅撑的LCSFJ钢框架承载能力和耗能能力均有提升。有限元结果表明:配置隅撑可以在保证LCSFJ工作性能的前提下,显著提高柱端设置LCSFJ钢框架的承载能力和耗能能力,增强抗震性能。

隔板贯通式方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁节点抗震性能

目的 研究隔板贯通式方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁(DTSCFSTC-SCB)节点的抗震性能,为工程应用提供设计依据。方法 应用有限元分析软件ABAQUS对比DTSCFSTC-SCB节点与隔板贯通式方钢管混凝土柱-钢梁(DTSCFSTC-SB)节点的抗震性能,分析不同参数对其抗震性能的影响。结果 DTSCFSTC-SCB节点的承载力较DTSCFSTC-SB节点的承载力降低10%,延性系数提高6.8%;钢材强度、梁柱线刚度比对其抗震性能影响较大(25%~138%);隔板内(外)伸宽度仅在一定范围内对其延性影响较明显(13%~18%),隔板厚度仅在一定范围内对其承载力影响较明显(7%~8%),开孔率对其最大承载力、耗能能力影响较明显(4%~12%);轴压比、混凝土强度等级、含钢率、孔间距、孔壁距离对其抗震性能影响很小(1%~5%)。结论 该节点具有工程可行性,钢材强度、梁柱线刚度比是影响其抗震性能的主要因素。

上跨营业线铁路立交桥架梁施工安全保障措施研究

以濮阳至卫辉高速公路上跨京广铁路立交桥工程为例,讨论了上跨营业线铁路立交桥架梁施工情况。通过分析上跨营业线铁路立交桥架梁施工方法,并对架梁施工中需要注意的问题进行解析,提出了相应的安全保障措施。研究结果表明:该工程在进行架梁施工时通过加强防护、设置防护桩等措施能有效保证铁路运营安全,可采用“点内过孔”的架梁操作方式,严格把控好架梁步骤,并做好箱梁加固措施。采用这些安全措施可顺利完成上跨京广铁路立交桥架梁施工,既确保施工质量,又保证了施工任务高效、安全、有序完成,可为同类工程提供借鉴。

基于能量系数的分层装配柔性支撑钢结构体系抗震设计与评估方法

对为了实现分层装配柔性支撑钢结构体系的损伤控制行为,在建立结构体系损伤控制阶段的能量系数抗震需求指标概率模型的基础上,提出了基于能量系数的考虑抗震需求参数概率模型的抗震设计方法与评估流程。选取了一个典型的三层分层装配柔性支撑钢结构体系对所提出的设计与评估流程进行演示说明,分析结果表明:通过该文提出的抗震设计与评估流程所设计的结构能够实现损伤控制的性能目标,即损伤集中在易于更换的柔性支撑中,主框架保持弹性,从而使结构震后没有明显的残余变形。并进一步通过弹塑性时程分析验证了该方法的合理性。

南通深南路大桥工程总体设计研究

南通深南路大桥工程跨越的九圩港航道等级高,距离两岸道路近,如何进行合理的的设计满足与两岸道路顺接的功能,是该项目总体设计的关键。文章从桥型选择、主桥构件设计、引桥结构设计、主墩防撞设计等方面进行详细的总体设计,并根据总体设计方案,提出边跨支架拼装、主跨大节段浮运吊装对航道影响较小的施工方案,以期为类似桥梁项目提供参考及理论指导。

考虑脱空效应的隧道开挖诱发上覆管道变形分析

考虑黄土区浅埋隧道的工程特点以及土体大变形特性,将浅埋隧道下穿开挖过程上覆管道分为管土脱空区与管土变形协调区,提出考虑管土脱空的相互作用计算模型。在考虑管道埋深对地基基床反力模量影响的基础上,采用Pasternak半无限弹性地基梁模型考虑土体连续性,采用二阶段分析方法将土体自由位移荷载施加于管道,分别建立脱空区、协调区的管道力学模型与微分控制方程,并给出理论解答与管-土脱空区范围的试算步骤。与已有模型试验监测数据的对比验证了计算方法的精确度,发现不考虑管土脱空现象时的管道变形计算方法偏于保守。最后,对管道变形的各主要影响因素进行了对比分析,结果表明:管道最大变形量随地层损失增大而增大,随管隧间距、管道刚度、土体强度增大而减小,但减小的幅度均随各参数的增加而减缓;脱空区范围随管道刚度、土体弹性模量及管隧间距增大而增大,而表征管土脱空程度指标即最大变形差随管道刚度增大而增大,但随着土体弹性模量以及管隧间距的增大却呈减小趋势。

唐山紫荆学校隔震结构分析与设计

唐山紫荆学校是高烈度设防地区的学校项目,采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构+基础隔震体系。以该项目为例对3种隔震设计方法进行了对比分析研究,梳理了抗规减震系数法、抗规整体设计法、隔标整体设计法的设计流程、计算参数,对比了3种设计方法对基础隔震结构的关键技术指标的影响。隔震层分别落在人防地下室顶、普通地下室顶和基础顶,存在楼、电梯穿隔震层,局部大跨度结构隔震等问题;采用错层隔震法解决了楼、电梯托挂结合穿隔震层的难题。对比分析了柱底铰接模型与带支座整体模型对大跨度结构隔震支墩内力的影响,归纳了大跨度隔震层设计要点。

西安市三环路系统工程灞河大桥关键技术及创新

西安市三环路系统工程灞河大桥全长1.061 km,包括灞河大桥主道桥、灞河大桥辅道桥及广运潭辅道桥三部分,桥梁总面积为43881 m^(2),概算总额2.197亿元,是陕西省最大的市政跨河桥梁工程。桥梁位于西安市大型旅游开发项目--广运潭之上,在“西部第一水城”--西安市浐灞生态园区内横跨灞河,景观要求很高。总体设计利用三环路设置主辅道的特点,创新性地提出了“主道桥和辅道桥相同跨径、不同高程”的设计思路,主道桥主桥采用(2×50+80+2×50)m下承式钢管混凝土拱梁组合体系,辅道桥主桥采用(25+2×50+80+2×50+25)m的连续箱梁,构思巧妙,在满足主辅道交通功能要求的同时达到了良好的景观效果,可为类似项目提供借鉴。