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。

梁桁组合结构高铁斜拉桥的收缩徐变分析——以西十高铁汉江特大桥为例

梁桁组合结构高铁斜拉桥中,混凝土收缩徐变对桥面线性的平顺性及行车的舒适性有直接影响,是桥上能够铺设无砟轨道的关键因素。因此,为分析收缩徐变对梁桁组合结构受力和变形的影响,依托新建西安至十堰高铁汉江特大桥工程,采用CEB-FIP90徐变计算模型,通过建立有限元模型分析收缩徐变影响下主要构件的内力和变形,评价各主要受力构件刚度变化对徐变变形的贡献程度,研究改善收缩徐变变形措施。结果表明:(1)收缩徐变引起主梁跨中下挠、桥塔向跨中侧偏移,同时引起主梁和桥塔的压缩变形,5年完成的收缩徐变变形占前10年的70%以上,且主梁产生的收缩徐变贡献超过50%;(2)收缩徐变引起斜拉索索力松弛,运营30年的最大变化率在5%以内;(3)收缩徐变引起主梁应力及上下缘应力差变化,随着运营时间增加主梁跨中区域应力差增大明显,主要表现在下缘压应力储备降低;(4)随着桥塔刚度、主梁刚度、加劲钢桁刚度增大,收缩徐变引起的变形有所减小,而斜拉索刚度则产生相反的趋势。(5)延长铺轨时间、适当增加底板钢束面积、增加斜拉索索力以及在跨中加劲钢桁上弦灌注混凝土可有效降低主梁跨中徐变下挠。

高速铁路大跨钢桁加劲连续刚构桥长期变形影响因素研究

为研究钢桁长度和高度以及合龙顺序和顶推力对钢桁加劲连续刚构桥长期变形的影响,以某在建钢桁加劲连续刚构桥为对象,采用有限元软件建立实体模型,考虑混凝土收缩徐变作用,对恒载作用下运营20年内的变形进行分析,系统分析钢桁长度和高度对连续刚构桥长期变形的影响程度,同时利用结构力学原理推导不同合龙顺序下的顶推力解析式,探讨合龙顺序和顶推力对连续刚构桥长期变形的影响。结果表明:钢桁长度和高度的增加均可使挠跨比下降,均能提高桥梁的整体刚度,考虑到实际结构受力及施工难度,建议钢桁长度在桥梁中跨长度的3/4~7/8范围内选择,挠跨比下降42.3%~44.1%,为避免出现设计过于保守的情况,建议钢桁高度取12 m,挠跨比下降43.8%;推导出不同合龙顺序下的顶推力解析式,只与桥墩和主梁的参数有关,计算简便、概念清晰,可指导实际工程中顶推力的确定;不同合龙顺序对钢桁加劲连续刚构桥长期变形的影响较小,施加顶推力后可明显改善钢桁加劲连续刚构桥的长期变形,建议在施工过程中采用先中后边的合龙顺序,同时施加顶推力,在运营20年时边跨和中跨最大竖向变形分别下降34.6%和34.2%。

成都中海天府新区超高层项目结构设计

成都中海天府新区超高层项目建筑高度488.9m,为西南地区已建和在建的最高建筑物。塔楼采用巨柱框架⁃伸臂桁架⁃核心筒结构体系,具有8个环带桁架层和2个伸臂层,无外围巨型斜撑,次框架柱不连续的特点。介绍塔楼结构设计策略,包括结构整体性能参数、抗震性能目标和关键构件的性能水准的设定。阐述基础、环带桁架、伸臂桁架、巨型钢管混凝土柱、角部大悬挑、塔冠的结构布置及设计;进行了次框架结构的防连续倒塌分析以及加强层楼板、水平支撑、斜柱、斜墙等关键构件的计算分析;给出了与巨柱、伸臂相连的关键节点的构造措施以及结构长期荷载效应下的施工模拟结果和处理措施等。结果表明,结构体系及布置合理安全,各构件能够满足预定的性能目标。

装配式高强钢组合延性桁框结构滞回性能研究

为研究装配式高强钢组合延性桁框结构(HSS-PSTMF)的抗震性能并扩展其工程应用,通过ABAQUS有限元软件建立了不同耗能段长度和节间数量的HSS-PSTMF模型;对装配式高强钢组合延性桁框结构的滞回性能进行了数值分析,研究了耗能段长度、节间数量及长深比对结构承载力、刚度、延性和耗能能力的影响规律。结果表明:延性桁框结构(STMF)体系中主要通过耗能段耗散地震能量;改变耗能段长度对结构的承载力、延性、刚度、耗能能力影响较大;当耗能段长度一定时,改变耗能段节间数量对结构的承载力、延性、耗能能力影响较小;耗能段长度介于0.2L~0.4L(L为跨度)之间且耗能段任何节间的长深比在0.67~1.5时结构抗震性能较好;耗能段长度介于0.4L~0.5L时,在满足结构安全性要求的前提下,可以将结构的长深比提高到3。

西咸自由贸易企业服务中心超高层建筑结构设计

西咸自由贸易企业服务中心地处高烈度区,与渭河断裂之间的距离约2km,应考虑近场效应。项目采用钢管混凝土框架(钢梁)+钢筋混凝土核心筒混合结构,存在扭转不规则、刚度突变、有加强层和通高层等不规则项。为提高结构刚度,在避难层设置了2道伸臂桁架加强层。采用YJK、MIDAS Building软件进行了小震弹性对比分析,采用YJK进行了小震弹性时程分析。根据设定的抗震性能目标,对主体结构主要部位和关键构件进行了性能化设计;采用SAUSAGE软件进行了罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析;采用ANSYS软件对伸臂桁架关键节点进行有限元分析。结果表明:各项指标均符合设计要求,结构及构件均达到预设性能目标,结构体系合理,安全可靠。本工程部分墙体为钢板混凝土剪力墙,设计中应注重钢板混凝土剪力墙的构造措施,施工中应采取措施控制钢板变形。

超高层建筑顶部临边与悬挑钢桁架装饰柱吊装施工

以北京市某超高层国际化商务综合体项目为例,介绍了超高层建筑顶部临边与悬挑钢桁架装饰柱的设计概况、钢桁架深化设计与施工部署,通过使用现场塔式起重机,设置超高层施工操作平台的方法,阐述了超高层建筑顶部屋面临边钢桁架柱和塔楼四周悬挑造型钢桁架柱的工艺流程和施工操作要点,重点将2种造型钢结构柱分段吊装的措施和拼接过程进行介绍;通过该吊装施工技术的应用,确保了工程的质量和安全。

中粮前海总部大楼结构设计难点分析与处理

中粮前海总部大楼项目为复杂超高层结构,塔楼采用带1道伸臂桁架的钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构。核心筒偏心布置,局部采用斜柱转换,高区采用张拉索幕墙结构附着在主体结构。介绍了偏筒结构设计的策略;对斜柱转换的特殊节点设计进行分析;对超大张拉索幕墙结构与主塔楼结构构件的节点进行了受力分析。结果表明,偏筒结构通过对核心筒采用不等墙厚设计可以有效地减少偏心,同时在核心筒墙内设置型钢可以有效抵抗核心筒偏置带来的拉力;合理设置桁架结构可以有效地抵抗拉索幕墙传递的扭矩和拉力;圆形柱和方形柱转换节点采用三道环板转换可以高效地实现节点力转换且方便施工。

桁架式农田高通量信息远程采集平台设计与试验

针对当前作物表型采集平台存在适用性差、采集数据量少、对农田配套设施要求高且需要人工实地采集等问题,该研究设计了一种基于桁架导轨结构的农田高通量信息远程采集平台。采集平台的运动轨道为桁架导轨结构,平台搭载相机、雷达、北斗及集成式环境传感器,可在轨道上进行前后(X轴)、左右(Y轴)、俯仰(P轴)运动,通过4G通信方式实现作物表型信息及农田环境信息的远程多方位采集。田间试验表明,4G远程通信端到端的最大延时不超过60 ms,远程监控端和采集平台端可在极短时间内进行数据交互;在远程监控端下发X、Y、P三轴阶跃信号控制指令,采集平台三轴的运动速度分别为0.5 m/s、0.0769 m/s和1.81°/s,表型传感器可在较短时间内到达目标位置进行信息采集,响应稳态误差分别为0.04 m/s、0.001 m和0.5°,运动过程平滑稳定,保证采集数据质量;Y轴从最左端移动到最右端跨度2 m的过程中,可有效对10行玉米产生近距离有效拍摄,P轴从-60°到60°的俯仰拍摄中,可对玉米苗带行垂直、前侧、后侧等几种不同的方向进行表型采集,且相机图像与雷达点云采集的一致,相机旋转俯仰拍摄的过程中受光照影响较小;对采集到相机及雷达数据融合得到具有颜色信息的三维点云,通过融合后的信息对油菜进行分株及提取株高信息,与人工实际测量株高值对比得到的R^(2)为0.96,表明采集数据效果满足后期实际作物表型参数的分析与处理;单区域的环境信息采集平均耗时10 s,各项环境参数组内无明显差异,与实测数据相比精度均大于0.95。研究结果表明该采集平台满足对农田高通量表型数据的智能化采集要求。

高贝利特硫铝酸盐水泥在免拆钢筋桁架楼承板中的应用

装配式叠合楼板是由预制混凝土底板和现浇钢筋混凝土层叠合而成的装配整体式楼板。对比分析了装配式叠合楼板、钢质楼承板、纤维水泥板楼承板、细石混凝土免拆钢筋桁架楼承板的生产工艺与性能特点。重点分析了采用高贝利特硫铝酸盐水泥制作的细石混凝土免拆钢筋桁架楼承板的工艺特点及性能。高贝利特硫铝酸盐水泥细石混凝土底板吊装速度快、脱模时间短、低温免蒸养、免拆模;底板密度较小、收缩变形量小、抗压强度高、吸水率小、跨度大。

水库施工高边坡安全防护结构的探究

阿尔塔什水利枢纽工程大坝下游右岸为高度超过百米的高边坡,为确保1号深孔泄洪冲砂隧洞出口及生态厂房后边坡的稳定性,文章首次引入柔性钢架棚洞设计理念,通过在高边坡中部的3-1号路平台处架设钢架棚洞,采用钢桁架结构与柔性防护网组合而成的结构设计形式,实现了水利工程高边坡下行车通道的安全性。通过柔性钢架棚洞的设计与实施,验证了该项设计方式的防护效果,保证了深孔泄洪冲砂洞出口及生态电站的安全性,提高了上坝交通运行使用的安全性。文章研究成果,为水利枢纽工程高边坡防护提出了新思路,为后续类似工程运用提供了理论依据及实施经验。

连体桁架先铰后刚支座的设计与实践

某工程由A、B两个塔楼及空中连体组成,连体跨度约60m,宽度25m。为减少恒载工况下连体桁架弦杆传给核心筒的水平力,使恒载下的弦杆轴力不传入核心筒,同时降低桁架传递给支承柱的节点弯矩,设计了“先铰后刚”的支座节点。分析了该支座对桁架弦杆传到核心筒的轴力的减小效果、支座节点在施工阶段的位移、支座附近后浇带的留设,并对支座节点进行了有限元分析。结果表明“先铰后刚”的施工措施能很好地实现预期效果。

大跨度钢桁架拱桥拱上结构合理施工方案研究

为探究拱上结构施工方向和次序对大跨度钢桁架拱桥的影响,文章以某580 m跨上承式钢桁架拱桥为研究对象,针对在常用的两种支座约束体系下的三种不同施工方案,对桥梁结构进行了数值模拟分析。结果表明:不同的拱上结构施工方向对立柱的应力和高立柱的稳定性有较大影响,在变刚度支座约束体系下和在固定支座约束体系下,“由边到中”较“由中到边”立柱的应力最大增幅分别达到了48%和120%,高立柱的稳定安全系数均降低了24%,而拱上结构施工次序(“先立柱后主梁”或“逐孔施工立柱和主梁”)对结构受力的影响则很小,应力值变幅均在5%以内,垂直度和稳定安全系数基本一致,综合考虑结构受力和施工组织,推荐采用“由中到边先施工完立柱再吊装主梁”的施工方案。同时推荐采用变刚度支座协调大跨度拱桥梁、拱和柱的受力,但变刚度支座需采用适宜的切向刚度。

竖向叠合空间多层桁架分段吊装、高空拼装技术

浙江省全民健身中心工程东西区大跨度钢桁架大部分布置在中间楼层,呈横向隔层布置,其上下部均为常规钢框架结构,边桁架为跃层结构,跨度大、高度大、重量重,根据结构特点和场地情况选择科学合理的施工方案,对工程进度和经济效益影响非常大。

某超高层裙房带混凝土转换桁架结构的不同力学模型分析

以合肥某超高层带裙房结构的东北角角柱不能落地情况为例,采用多种数值模拟方法对带斜撑的混凝土转换桁架结构抗震性能展开研究。在多遇地震下,分别采用SATWE程序对整体结构弹性分析和ABAQUS有限元软件对转换桁架区域隔离体弹性分析;在罕遇地震下,采用MidasBuilding软件分别对整体结构进行了静力弹塑性分析和动力弹塑性时程分析。结果表明:转换桁架对主体结构的侧移刚度影响有限,混凝土转换桁架在没有内置型钢的情况下可满足工程使用安全。

四塔高位连体钢桁架结构施工关键技术

以江门市档案中心高层建筑工程为例,该工程为四塔高位连体结构,在高层塔楼结构顶部采用带悬挑的大跨度钢桁架作为连接体,将4栋塔楼连为一体,其结构形式较复杂、施工难度大。为此,根据结构特点、工期、场地及垂直运输等因素,提出高位连体桁架采用“胎架拼装、低位滑移后整体提升”的一体化施工工艺,局部悬挑桁架采用“高空散装+临时支撑”的常规施工方法。在此基础上,制定了钢结构施工总体流程和具体实施要点。

某超高层建筑钢结构工程施工技术重点难点分析

随着我国城市化进程的加速推进,建筑结构需求日益多样化,超高层建筑因此成为城市地标。然而,相较于传统建筑结构,超高层建筑的复杂性和技术要求更高,尤其在钢结构施工领域,存在诸多难题与挑战。目前,我国在超高层建筑领域的研究起步相对较晚,尤其在超高层钢结构施工方面,仍有大量技术空白和问题待解决。

蚕茧形大跨度煤棚钢结构施工技术

华润某电厂为双条形空间网架结构,结合现场施工条件及工期限制,经多种网架拼装方案的对比,择优采用“对称分块拼装高空散装”的施工工艺。考虑到双条形平行网架对风荷载比较敏感,采用有限元软件Fluent分析了不同风向角下煤棚结构表面的风荷载体型系数。经CFD分析得到:半球与弧线屋盖交界处附近体型系数约为–0.6,通风天窗顶部体型系数取–1.5。考虑到蚕茧形网架结构施工复杂,采用3D3S软件对空间网架的拼装过程进行杆件内力验算,计算结果显示,结构应力及位移均在设计值范围内,构件杆件的超应力杆数和超长细比杆数均为零,具有富足的施工安全储备。

板桁结合加劲梁弦杆焊接残余应力影响研究

为明确板桁结合加劲肋弦杆焊接残余应力分布特征,研究弦杆顶板焊接对腹板高强螺栓应力的影响。以温州瓯江北口大桥为背景,基于ABAQUS软件建立加劲梁下弦杆局部三维有限元模型,结合现场焊接顺序对焊接温度场和应力场进行数值模拟。

深圳某连体桁架转换高层建筑结构设计分析

深圳某连体桁架转换超限高层建筑主体结构为框架-剪力墙结构,连体部位为钢桁架和钢框架结构。连体底部设置5榀桁架承托本层及上部钢框架共9层荷载。结合项目特点,对主体结构设定了相应的抗震性能目标。采用YJK、ETABS两种软件对结构进行了多遇地震下的整体分析,通过YJK软件对结构进行了多遇地震下的弹性时程分析及设防、罕遇地震下的等效弹性分析,采用SAUSAGE软件对结构进行了罕遇地震动力弹塑性分析,各项指标均满足设计要求。因连体桁架转换结构为结构的关键构件,故对其进行构造加强,并结合其受力特点进行各工况补充分析,结果表明结构具有良好的受力性能。对穿层柱进行了屈曲分析,确保了穿层柱计算长度满足设计要求。