马鞍山长江公铁大桥Z3号桥塔施工关键技术

巢马城际铁路马鞍山长江公铁大桥主航道桥为(112+392+2×1120+392+112)m三塔钢桁梁斜拉桥,Z3号桥塔为超高多肢钢-混组合塔,高308 m。上塔柱钢结构高87.5 m,分13个吊装节段,最重505 t;中、下塔柱混凝土结构高217.5 m,分38个节段液压爬模施工;钢-混结合段高3 m,内部采用PBL键+剪力钉+高强度钢锚杆+高强度混凝土结构形式。在中塔柱设置钢管临时横撑控制塔柱线形及应力;下横梁采用落地支架法分层施工,与对应塔柱同步浇筑;钢-混结合段混凝土采用C60细石补偿收缩混凝土+高强度灌浆料,保证了混凝土施工质量;采用工厂“2+1”立体匹配制造、“提升站+运输栈桥”钢塔节段转运等技术,并研制15000 t•m超大型塔吊,实现了钢塔柱大节段的制造、整体滩地运输和吊装;钢塔节段间采用栓焊组合连接形式,通过设置工艺隔板、双面坡口等措施控制了钢塔焊接变形;利用定位桁架临时锁定钢塔合龙段实现了钢塔的精确合龙,定位桁架受力及变形均满足要求。

钢桁梁断面形式对公铁两用桥上列车气动特性影响

钢桁梁断面形式的不同可能会改变桥上列车的气动力,进而影响桥上列车运行安全性和舒适性。为此,以某千米级公铁两用悬索桥为工程为背景,通过风洞试验对三种常用钢桁梁断面形式的桥上列车进行测力、测压试验。研究结果表明,当单列车位于三种钢桁梁断面形式上的上游时,列车的阻力、升力系数无明显差异,而单列车位于下游时,列车的阻力、升力系数有较大的区别;在双车状态下,由于迎风侧列车的遮挡作用,改变了不同钢桁梁断面形式下列车的流场,使得钢桁梁断面形式对背风侧列车影响较小。无论列车位于上游、下游,其三种钢桁梁断面形式下列车的阻力系数、升力系数随风攻角的变化趋势一致。当列车位于上游时,其三种钢桁梁断面形式上列车顶部和底部圆弧过渡段都出现不同程度的流动分离,使得其列车平均风压系数不同;当列车位于下游时,三种钢桁梁断面形式上列车平均风压系数变化趋势一致,说明钢桁梁断面形式对下游列车的平均风压影响较小。列车位于上、下游时,其脉动风压系数会有显著的差异,其脉动风压系数的大小受腹杆布置形式的影响要比梁高的不同更为显著。本文研究结果可为大跨钢桁梁桥的断面形式选取提供参考和依据。

轻型钢结构工业建筑设计及应用分析

针对轻型钢结构工业建筑设计与应用展开论述,介绍轻型钢结构在工业建筑应用中的优势,结合工程实例详细阐述轻型钢结构工业建筑的设计要点,如荷载组合设计、梁柱截面设计、钢架侧移与变形分析、校核钢架截面、墙梁和檩条设计级支撑设计等。

小曲率半径钢混组合梁预制叠合与架设施工技术

本文针对海域互通匝道小曲率半径钢混组合梁桥架桥机架设施工难题,从钢混组合梁预制叠合施工工艺与线形控制、大横坡运梁设备改造与运梁技术、小曲率半径架桥机设计与架设工艺等方面展开研究,并对关键施工工况进行了模拟计算,系统研究了小曲率半径钢混组合梁桥后场叠合与架桥机架设施工技术,保障了杭甬高速公路复线滨海枢纽工程施工的顺利实施,也为后续小曲率半径梁桥架设提供了参考经验。

深井大采高综采工作面切眼联合支护技术

针对深井大采高综采工作面切眼断面大、深埋层、支护难的实际情况,对传统的支护方式进行了论证研究。结果表明,相对于传统的锚网索支护或棚式支护,"锚网索加挑棚和木垛联合支护"方式能够较好地控制大跨度、大高度条件下的切眼顶板及两帮围岩的变形。介绍了该支护方式的具体支护参数及施工工艺,并成功应用于潘集第一煤矿2141(3)工作面。

Q420双角钢组合截面偏压构件弹塑性弯曲屈曲

通过试验研究了特高压输电塔塔身主材规格为L160×12、L160×14、L160×16的3种Q420高强双角钢十字组合截面偏压构件的破坏模式,试验结果表明此种构件均以整体弹塑性弯曲屈曲破坏为主。基于改进逆算单元长度法编制相应程序,计算得到了这3种角钢规格在不同长细比并考虑残余应力情况下截面的弯矩轴力相关曲线,提出适用于此类截面形式的弯矩作用平面内稳定的建议计算公式及柱子曲线。引用的非线性幂函数模型能较好的反映此类偏压构件在等端弯矩受力作用下杆件端部弯矩与杆端转角的弯矩转角关系。

后张预应力钢骨混凝土拉弯梁承载力试验研究

对9片后张预应力钢骨混凝土拉弯梁的力学性能进行了静力模型试验研究,得到了其裂缝发展规律、荷载-挠度曲线、破坏模式及极限承载力等重要的力学性能指标,给出的模型试验结论可以作为后张预应力钢骨混凝土拉弯梁设计计算假定的依据及制定有关规范或条文的参考.

箱形钢-混凝土组合梁的复合弯扭试验研究

为研究钢-混凝土组合梁的弯扭性能,完成了6根箱形组合梁的纯扭和弯扭试验,详述了在不同扭弯比下箱形组合梁的受力性能及破坏形态,对裂缝发展和应力的变化情况进行了分析,揭示了箱形组合梁在弯扭复合作用下,极限扭矩和极限弯矩会相应提高的机理。对组合梁扭型破坏和弯型破坏进行了对比分析,指出了根据传统的弯剪扭相关方程而得到的相关公式的不合理性,并给出了在复合弯扭和弯剪扭下的相关公式,得到的结论能为组合梁计算和分析设计提供参考。

锚网喷联合支护大断面硐室围岩稳定性分析

以鸣山煤矿北翼副暗斜井绞车房为例,运用塑性区理论和FLAC3D数值模拟软件计算分析了大断面硐室围岩的稳定性,进行了大断面硐室锚网喷联合支护初始方案设计,并通过后期现场观测,说明锚网喷联合支护效果良好,能够保证硐室围岩的长期安全稳定。

FRP约束钢管混凝土柱轴力-弯矩相关关系研究

为了建立FRP(Fiber Reinforced Polymer)约束钢管混凝土压弯构件轴力-弯矩相关关系曲线,分析组合结构中各组份对柱体压弯性能的影响,建立了FRP约束钢管混凝土截面分析计算模型,考虑不同FPR-钢复合约束程度和荷载偏心率对混凝土本构的影响。与现有CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)-钢管混凝土压弯试验结果对比,验证了模型的合理性。对模型开展参数分析,结果表明,FRP约束混凝土压弯性能主要受环向FRP影响,环向FRP层数的增加在提高柱体轴压承载力的同时可有效降低其界限偏心率,提高大偏心状态下柱体的轴压比;纵向FRP层数仅会影响柱体承载力,对其界限偏心率及大偏心受压状态下的轴压比影响不显著;随着环向FRP约束程度的提高,柱体对P-Δ效应的敏感性增强。

锚网索联合支护在大断面托顶煤切眼中的应用

在介绍锚网索联合支护机理的基础上,综合分析综放大断面切眼围岩破坏的机理及其主要特征,并阐述了其支护重点。同时结合锚网索联合支护在龙固矿井首采1301N工作面切眼支护中的成功实践,论证了锚网索联合支护在综放大断面切眼支护中应用的可靠性,为同等条件下的应用推广提供借鉴。

开口截面钢-混凝土组合梁弯扭性能非线性分析

在钢筋混凝土变角软化桁架模型的基础上,提出了适于分析开口截面钢-混凝土组合梁弯扭性能的三维桁架模型。在弯扭作用下,组合梁截面各单元分别处于一维应力状态(体系1)和二维应力状态(体系2),体系1用来抵抗由弯矩和扭矩引起的截面纵向应力,体系2用来抵抗由扭矩引起的截面剪应力,两者通过截面的纵向应变协调和内力平衡条件联系起来。分析充分满足平衡条件、变形协调条件和材料本构方程。通过对部分试件的计算验证,结果表明该模型不仅可以用于预测组合梁的极限强度,而且为混凝土翼板开裂后组合梁全过程分析,提供了有效途径。

拱塔斜拉桥桥塔钢-混结合段空间受力分析

斜拉桥桥塔钢-混结合段结构复杂,构件众多,使得其受力状态极为复杂.以某拱塔斜拉桥的桥塔钢-混结合段为基础,利用Midas/Civil建立空间杆系模型,进行整体静力分析,确定桥塔钢-混结合段部位3种最不利荷载工况,得出其荷载和位移的边界条件.再利用大型空间有限元软件ANSYS,建立桥塔钢-混结合段三维实体模型,并进行受力分析,明确钢-混结合段处钢板和混凝土的受力性能.计算结果表明:钢-混结合段的变形较小,钢板和混凝土的应力水平较小,结构的安全储备良好.

高强度双角钢十字组合截面双节间压杆受力性能研究

针对Q420双角钢十字组合截面双节间构件的受力性能进行了轴压和偏压试验,采用有限元计算方法研究构件参数变化对其承载力的影响。在此基础上,提出了适用于工程设计的建议计算方法,并与国内外规范计算结果进行了比较。结果表明:此类构件以弯曲失稳为主,压力偏心对试件承载力有较大影响,横向支撑可减小试件的长细比;增大角钢规格、增加填板数量对轴压和偏压构件的承载力均有提高作用;荷载偏心会降低构件承载力,沿弱轴偏心时的构件承载力下降速度比沿强轴偏心时快;在满足构造要求的前提下,支撑刚度及支撑连接方式对构件承载力影响很小。

型钢-混凝土组合加固装配式空心板梁桥铰缝破坏模式及工作性能研究

为解决装配式空心板梁桥铰缝失效而产生单板受力难题,采用型钢-混凝土组合加固(顶板加固法)装配式空心板梁桥铰缝,以浙江省高速公路某13m装配式空心板梁桥为背景,对加固后铰缝破坏模式及工作性能进行研究。采用有限元软件分别建立铰缝局部(试件)有限元模型和空心板梁整体有限元模型,分析破坏状态下铰缝试件的应力特性和裂缝发展情况,计算跨中偏载作用下空心板梁的挠度特性、应力特性以及荷载横向分布系数变化规律。结果表明:型钢-混凝土组合加固能改变铰缝的传力方式,加固后铰缝破坏模式由弯剪破坏变为弯曲破坏;型钢-混凝土组合加固能显著改善铰缝的工作性能,提高空心板梁桥的承载能力以及加载刚度,促进多片板梁的协调变形,有效减小加载区域板梁与邻近板梁的荷载横向分布系数差异,避免出现单板受力;加固后的装配式空心板梁桥荷载横向分布系数理论计算建议采用刚接板梁法。

单跨5车道公路隧道工法优化及施工力学特性研究

为解决超大断面公路隧道传统工法工序繁杂、效率低等问题,依托厦门芦澳路—海沧疏港通道2#分岔隧道大跨段(国内在建最大断面公路隧道),利用“以索代撑”的思想,并结合围岩强度高的特点,提出主动支护的钢架岩墙组合支撑法并对其进行工法优化。通过岩石三轴压缩试验和Hoek-Brown估算方法获得围岩力学参数,并采用数值计算的方法验证该工法的合理性,确定预应力锚索长度为10 m,预应力值为1000 kN,同时对其施工力学特性进行研究。结果表明:围岩变形主要发生在岩墙(⑤分部)开挖前,且以竖向变形为主,上台阶开挖是引起隧道拱部沉降和仰拱隆起的主要原因;在预应力锚索的作用下,隧道岩墙(⑤分部)的开挖和中隔壁的拆除对围岩变形和初期支护内力影响较小;初期支护拱脚处压应力集中,拱顶和仰拱处受到较大的拉应力;隧道围岩变形及初期支护承载力均满足公路隧道施工安全要求。

独塔斜拉桥钢混结合段应力分析

以西安浐灞河生态区大门桥梁工程2号桥——双索独塔混合梁斜拉桥钢混结合段为例进行局部分析,讲述了采用有限元模型进行准确分析的详细方法,并对局部分析结果与整体分析结果进行了对比。

压-弯-扭共同作用下闭口截面钢构件弯矩作用平面内极限承载力

利用Umansky闭口截面扭转理论,在现行GB 50017—2003"建筑钢结构规范"的基础上,得到适用于压-弯-扭共同作用下闭口截面构件弯矩作用平面内极限承载力的计算方法;采用数值分析方法对提出的设计公式进行验证,在建模时引入初始几何缺陷和残余应力,在分析时考虑几何非线性和物理非线性的影响;最后针对扭矩作用下矩形截面压弯构件截面塑性发展规律进行分析。研究结果表明:本文所提出计算公式能够真实反映构件的受力状态,使用便捷;在压力、弯矩和扭矩共同作用时可能存在的7种荷载路径对矩形截面钢管的极限承载力几乎没有影响;构件的抗弯和抗压极限承载力随着扭矩的增大而降低,且降低的程度越来越大;约束扭转的存在只会使截面最危险点更早地进入塑性状态,而对截面最终承载能力的影响不大,因此,根据自由扭转理论提出的设计公式对于存在约束扭转的矩形截面构件依然适用。

钢管混凝土哑铃型截面计算模式分析

针对钢管混凝土哑铃型截面的构造特点,视截面中的钢管、管内混凝土、腹板以及腹腔内混凝土为普通空间梁单元,利用平截面假定和主从节点形成的转换矩阵,将各个普通空间梁单元集合成空间组合梁单元。应用Fortran语言编制了钢管混凝土哑铃型截面拱计算程序。算例结果表明,钢管混凝土哑铃型截面拱肋中钢管及管内混凝土主要承受轴向力,弯矩很小。进一步提出用于哑铃型截面上下肢钢管混凝土轴向力计算的格构柱法修正公式,修正后的计算结果与算例吻合良好。

双轴对称截面悬臂钢梁稳定性分析

对两种双轴对称工字型悬臂钢梁——悬臂端无封口梁和悬臂端有封口梁,在组合荷载作用下的稳定性进行了研究,分析表明:对于无封口梁的双轴对称工字型悬臂钢梁,可以按GB 50017—2003《钢结构设计规范》方法进行整体稳定计算,精度能够满足工程设计要求;而对于有封口梁的双轴对称工字型悬臂钢梁,按GB 50017—2003方法进行稳定计算,误差较大,该方法欠妥。分析给出了有封口梁的双轴对称工字型悬臂钢梁的稳定计算式,可供工程设计参考。