丹江口水库特大桥多格室钢-混结合段设计

丹江口水库特大桥为主跨760 m的双塔双索面部分地锚式混合梁斜拉桥,主跨主梁采用分离式双钢箱+正交异性钢-UHPC组合桥面结构轻型组合梁,边跨主梁采用PC边主梁。组合梁与PC梁连接过渡段总长6.0 m,其中钢梁段长1.0 m,钢梁加强段长3.0 m,钢-混结合段长2.0 m。为解决钢-混结合段边箱部分截面刚度过渡剧烈、应力集中明显、格室内填充混凝土施工困难等问题,利用外腹板和风嘴箱室构造边箱多格室断面,形成“钢格室+后承压板”的结构,提高钢-混结合段边箱部分截面刚度过渡均匀性;格室内钢-混连接区域采用开孔板剪力键和剪力钉,提高结合段的抗剪强度及延性,增强整体连接的可靠性;格室内填充料采用活性粉末混凝土,并综合考虑结构性能需求和技术指标进行配合比优化,改善结合段的耐久性和施工可靠性。结构受力分析结果表明,各构件受力均满足设计要求。

四肢钢管混凝土格构柱-箱梁节点抗震性能试验研究与优化分析

为探究四肢钢管混凝土格构柱-箱梁节点的破坏特征和塑性耗能性能,进行了三个四肢钢管混凝土格构柱-箱梁节点的低周往复荷载试验。得到了其荷载-位移滞回曲线和骨架曲线。在试验研究基础上利用ABAQUS有限元软件建立了四肢钢管混凝土格构柱组合箱梁节点有限元模型,并与拟静力试验结果进行了对比验证,吻合较好。对节点核心区不同构造形式的四肢钢管混凝土格构柱-组合箱梁节点进行了优化设计,探讨了节点核心区构造是否对称、核心区不同构造形式等因素对其耗能能力的影响。结果表明:核心区构造为横隔板的节点具有最佳的塑性耗能能力;核心区构造越对称,节点的塑性耗能能力越好;节点核心区的构造形式对节点的刚度退化影响较小;不同核心区构造的节点的残余变形率均较大,表现出良好的塑性性能。试验的研究成果为四肢钢管混凝土格构柱与组合箱梁节点的核心区部位的抗震性能分析提供了参考。

超薄型钢筋桁架预制楼板受弯性能研究

装配式楼板被广泛应用于装配式建筑中,但其普遍存在楼板厚度大、自重大、施工复杂等问题。文中提出一种底板厚度仅20 mm的超薄型钢筋桁架预制楼板,并开展静力加载试验研究,得到预制楼板的破坏模式、荷载-挠度曲线和荷载-钢筋应变曲线等。结果表明,20 mm厚的预制底板与30 mm厚预制底板相比,承载力无明显差异,短期刚度降低9%,但预制楼板延性显著提升,能满足在施工阶段和正常使用阶段的要求。

部分地锚式斜拉桥钢-混结合段力学性能分析

丹江口水库特大桥为主跨760 m的双塔部分地锚式混合梁斜拉桥,主梁钢-混结合段设置在主跨侧距桥塔中心线20 m处,总长6 m,采用多格室后承压板式构造,由后承压板、钢格室和预应力钢绞线等组成。为验证大桥钢-混结合段构造设计的合理性,明确钢-混结合段的受力性能及传力特征,采用ANSYS软件建立钢-混结合段有限元模型,分析承载能力极限状态轴力最不利荷载组合下钢-混结合段钢格室、承压板、格室填充混凝土、开孔板剪力键等主要部件的受力,以及主要传力构件的传力比。结果表明:钢-混结合段总体应力分布均匀,各构件受力指标均满足设计要求,钢-混结合段刚度过渡均匀,传力平顺,有效避免了刚度突变导致的应力集中;钢-混结合段剪力传递以边箱格室剪力键为主,顺桥向随格室填充混凝土与开孔板相对滑移累积,开孔板剪力键剪力逐渐增大;承压板承压传递与钢格室承剪传递轴力比例相当。该桥采用的多格室后承压板式构造,实现了承压板与钢格室承压传剪协同作用,改善了钢-混结合段的受力性能。

钢箱梁第二体系应力的实用计算方法对比

文章以G107武汉市东西湖段(高桥二路—额头湾)快速化改造工程九通路钢箱梁为例,采用Midas Civil 2020分别建立钢箱梁第二体系的单肋模型、梁格模型和梁板模型,通过对比3种建模方式下钢箱梁第二体系应力大小,论证了单肋模型的计算结果偏安全,为同类型桥梁的计算分析提供参考。

黄土隧道网喷支护结构中锚杆的作用

为了检验锚杆在黄土隧道中的作用,在某黄土隧道中设置有系统锚杆和无系统锚杆2个长为30 m的试验段,对隧道初期支护的净空收敛、拱部下沉、围岩压力、钢架应力、喷射混凝土应力、锚杆轴力和纵向连接筋应力进行监控量测。研究表明:2个试验段无论从变形还是受力上讲,同类数据均处于同一量级,说明系统锚杆对结构的稳定性作用不大;网络钢架、喷射混凝土、钢筋网共同组成的支护结构是合理的黄土隧道初期支护结构;取消系统锚杆,可以及时喷射混凝土,有利于围岩稳定,从而大大缩短工期;以Ⅳ级围岩为例,取消系统锚杆可降低工程造价10.6%。

隧道格栅拱架喷射混凝土支护力学特性

目前大部分山岭隧道均采用＂新奥法＂施工,在＂新奥法＂施工中＂格栅拱架＋喷射混凝土＂被作为初期支护结构越来越被工程界广泛采用,但其二者间相互作用的力学机理及其对支护效果的影响研究还不够充分。因此利用弹性薄壳理论建立了＂格栅拱架＋喷射混凝土＂的力学分析模型,结合工程实例得到了＂格栅拱架＋喷射混凝土＂初期支护的弹性解,分析了初期支护的力学特性。研究了喷层厚度及拱架间距对支护效果的影响,当格栅拱架间距在0.6~1.0 m调整时,格栅拱架间距对支护效果影响不是很明显,当喷射混凝土层达到设计强度后,围岩荷载主要由混凝土层承担。

隧道格栅钢架喷混凝土支护安全性评价

在过去研究成果基础上,建立施工期隧道格栅钢架喷混凝土支护的安全性评价方法。首先根据我国相关规范中的有关公式,提出支护结构截面失效的功能函数。接着,采用抛物线来插值支护中线,在线弹性、小变形和平截面等假设条件下,推导了根据测量位移求支护内力的计算公式。然后,讨论钢筋材料特性(钢筋抗压强度、抗拉强度和弹性模量)、钢筋截面面积及喷混凝土保护层厚度等基本随机变量的不确定性。最后,对兰新铁路增建二线乌鞘岭隧道及北京地铁四号线黄庄车站2个隧道进行工程实例分析。实例分析表明,所提方法的评价结果能够正确反映隧道的实际安全状态,得到的可靠指标也与我国规范所要求的范围相一致。本研究是对施工期隧道安全性位移方法的进一步完善,所提方法可用于隧道格栅钢架喷混凝土支护的安全性评价,具有较好的理论和实用价值。

格构锚杆组合加固技术在高边坡治理中的应用

以贵州省思南县宏达山水家园工程拟建场地内的高边坡为例,针对该边坡的工程地质、水文地质、岩体结构特征及变形破坏迹象,通过边坡中层面和节理面的空间组合关系确定了边坡潜在滑动面,并以此建立了边坡推力计算模型.在此基础上,通过边坡稳定性评价计算结果确定了该边坡的典型计算剖面,并以此作为边坡设计计算模型.在治理设计过程中采用格构锚杆组合加固技术,系统阐述了其基本设计思路、设计计算过程,并编写了相应的计算程序.工程实践表明,该组合加固技术既能加固深层岩体,又能浅层护坡,同时还能美化环境,具有一定的工程实用价值.

格构锚固体系承载机理及破坏模式的试验研究

通过开展格构锚固体系与滑坡体相互作用的室内物理模型试验,测得格构锚固体系的梁下土体抗力、格梁内力、位移及变形破坏等关键数据,进而得出滑坡防治中格构锚固体系的承载机理与破坏模式。结果表明:在滑坡推力及锚索锚固力作用下,格梁节点处下部受拉、上部受压,跨中处下部受压、上部受拉,整体受力呈"S"曲线状;随着荷载的增加,格梁节点处向坡内弯曲变形、跨中处向坡外弯曲变形;格梁的主要破坏形式有跨中"弓"形弯折破坏、节点处受压碎裂破坏、格梁中间土体拱出破坏、格梁上方土体挤出破坏4种类型;格梁的主要破坏模式为塑性多绞弯折破坏。

轻型格栅支护与围岩共同作用的力学性能试验研究

本文采用在实验室条件下、小比例格栅支护模型，对轻型格栅支护作为一种施作及时，与围岩紧密相贴的柔性支护的作用机理进行了截面为三弦杆、四弦杆单独作用、与喷砼共同作用、有无仰拱，毛洞、素喷砼等不同试验组合的对比研究。从围岩与支护共同作用出发，在多榀格栅联合支护下，通过量测格栅弦杆上的应变、洞室的位移、支护结构与围岩间的接触应力，探索格栅支护的力学性能及破坏机理，对格栅支护的作用效果及力学性能做出客观的综合评价。

武汉古田桥——自锚式悬索桥设计及关键技术

武汉古田桥为(48+57+110+252+110+57+48)m自锚式悬索桥。加劲梁全长682m,采用混合梁结构形式,中跨252m及边跨93.5m范围为钢-混组合梁,其余2×(48+57+16.5)m范围为预应力混凝土箱梁。桥塔采用格构式钢-混组合结构门式塔,南、北岸塔高分别为69.624m和64.624m。主缆采用预制平行钢丝索股法形成。墩身采用双柱门式墩或独柱墩,基础采用钻孔灌注桩基础及混凝土矩形承台。钢-混组合加劲梁架设阶段,将钢梁大跨度顶推跨越通航水域,混凝土桥面板后期结合以使其具有较好的耐久性;格构式钢-混组合桥塔在降低现场吊装难度的同时,还解决了主鞍座处集中力过大的难题;采用"先缆后梁法"结构体系转换技术,利用主缆承载力架设组合梁的混凝土桥面板。

分体式组合小箱梁桥空间有限元建模方法

为解决对分体式组合小箱梁桥桥型进行空间有限元分析时所遇到的各片箱梁间翼缘纵向湿接缝如何准确模拟等问题,为寻求合适的空间有限元建模方法,以由4片分体式组合箱梁组成的40 m单跨简支梁桥为研究对象,利用大型有限元软件MIDAS/Civil,分别建立了实体单元计算模型、梁板单元组合计算模型及改进的梁格法计算模型,对比分析了在4种荷载工况下各片箱梁跨中位移解。计算结果表明:实体单元计算模型计算结果准确但建模复杂,与其相比,梁板单元组合计算模型最大误差为-5.4%,改进的梁格法计算模型最大误差为-2.3%。改进的梁格法计算模型为该桥型合适的有限元建模方法。

拉-压杆件的稳定承载能力

拉-压杆件是在两支承点间部分区段受压、部分区段受拉的杆件,其承载能力需要由稳定计算确定。这种杆件出现在刚架格构式横梁的弦杆。压力和拉力的分布有三种不同情况。现行《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018虽然对这类弦杆的稳定计算有所规定,但不能完全解决三种工况的计算问题。本文利用结构稳定理论著作中的弹性临界荷载计算公式,在参数分析的基础上由曲线拟合得出三种工况拉-压杆件计算长度系数的实用计算公式。建议的公式具有较好的精度,可供设计工作采用。

8字结形格栅钢架腹筋力学作用试验研究

在山岭隧道复合式衬砌施工中,格栅钢架被广泛应用。为研究8字结形格栅钢架腹筋的力学作用,采用模型试验方法,设计一系列格栅钢架试件,系统地研究腹筋直径和焊缝长度对格栅钢架的力学作用影响。研究结果表明:1)随着8字结腹筋直径的减小,喷混凝土格栅钢架极限承载力基本没有降低,但优化指数大幅度增大;2)对于腹筋直径,只需满足格栅钢架加工、存放、运输和安装过程中主筋架立和固定的要求即可;3)主腹筋焊缝长度的减小对格栅钢架的承载力基本没有影响,但可以大幅降低格栅钢架的制作成本。

基于与围岩交互作用机理的格栅支撑特征曲线设计法

格栅支撑是近些年来发展起来的一种新型支护手段。但对其力学性能及设计方法缺乏理论分析。本文在模型试验结果基础上，提出了用特征曲线法进行格栅喷混凝土支护结构设计。

异型连续箱梁的支座布置

运用梁格法的基本原理对雾凇异型连续箱梁进行建模,然后运用有限元分析软件MI-DAS C ivil对其进行分析。根据支座的作用、受力特点及布设的一般原则,对雾凇异型连续箱梁模型的支座设置拟定了三种方案,并对此三种方案进行计算分析,得出较为合理的支座布设方案。

设置后加柱的井字梁结构受力分析

平战抗力转换的设计理论与方法是目前人防工程领域的研究重点之一。针对工程中常用的大跨度空间井字梁结构体系,以一个设置后加柱的井字梁结构为例,利用有限元计算方法,讨论加柱方案和网格数对后加柱井字梁结构的受力,并给出常用尺寸的后加柱井字梁结构的内力系数供设计参考。

平板网架-悬索桥的自振特性分析

利用空间网架结构刚度大而悬索结构刚度较低的特点,提出采用网架结构代替常规悬索桥的加劲梁,构成平板网架-悬索桥.探讨相应结构的受力特征,并以108国道陕西和山西交界的禹门口黄河公路120 m的悬索桥为实例,建立整体结构的分析模型,利用ANSYS有限元软件对该结构体系进行自振特性的分析计算,得到该桥型的横向、竖向、纵向、扭转以及耦合振动的频率和振型.分析结果表明,由于索、杆和空间网架结构的共同工作效应,使得这种体系的整体刚度好,抵抗变形能力强,动力性能优越.

紧邻建筑物崩塌堆积体滑坡治理对策研究

山体边坡爆破开挖过程中,爆破方法不当,导致坡面形状不规则,坡度不合理,坡面残留大量岩土体,边坡卸荷后,坡肩位置变形大,出现持续性崩塌破坏,其紧邻在建建筑物,直接威胁坡底建筑施工活动安全,根据此类边坡特点及地质构造特性,分析了崩塌堆积体滑坡成因及特点,提出了无空间崩塌堆积体滑坡治理方法,工程实践证明,采用反压护道+护坡桩+柱板墙+锚杆格子梁组合结构治理类似边坡,安全经济,施工方便,支护结构与坡底建筑工序可平行施工,保证了坡底在建建筑施工安全及工期要求,为类似边坡治理提供了借鉴意义。