基于WebGIS的城镇近郊区空心化村庄信息系统的开发与设计

农村空心化发展和大量"空心村"的涌现,已成为我国扎实推进新农村建设和统筹城乡协调发展面临的阻碍之一。为了防止城乡空心化在整治后再度出现,有必要对其进行科学化管理和信息化发展。本系统利用现有的GIS技术、数据库技术,与Web技术相结合,构建基于B/S模式的城镇近郊区空心化村庄信息系统。通过该系统对村庄信息进行可视化分析和管理,同时提供网络发布功能,对村庄产品、村庄特点、村庄旅游等进行推广。

设计参数对空腹式连续刚构桥关键截面内力的影响

为掌握空腹式连续刚构桥在自重、汽车荷载作用下桥梁关键截面内力分布特征与腹板挖空率和弦梁刚度比的关系,以有限元法为基础,借助结构分析软件建立了空腹式连续刚构桥的数值模型,计算了自重、汽车荷载作用下跨中弯矩、上下弦梁接合处弯矩、弦梁墩顶截面弯矩以及下弦梁弯矩。论文还研究了这些截面弯矩比随着挖空率、弦梁刚度比的变化规律。研究表明腹板挖空率的增加,会缩小空腹段的负弯矩与实腹段的负弯矩的差距,但会放大实腹段內正负弯矩的差距。上下弦梁刚度比变化不影响实腹段弯矩分配,但上下弦梁负弯矩大小按它们刚度比进行分配,刚度比为0.25时,上下弦梁最大负弯矩相近。

挤压机前梁结构轻量化设计

本文以横移模座的挤压机前梁作为研究对象,利用有限元数值模拟方法进行结构拓扑优化,获得前梁结构的拓扑形式,以此获得合理的空心腹板式结构。通过有限元模拟分析验证,在能保证结构强度和刚度满足使用工况的前提下,前梁重量相比实心结构大幅下降,优化分析结果显示优化后挤压机前梁结构重量大幅下降30.46%,最大应力值增加1.91%,最大变形量增加10.90%,未超出铝挤压机的许可挠度,满足使用工况。该结构可通过钢板焊接或铸造加工手段获得,可有效节约金属材料,降低生产成本,为挤压机前梁轻量化设计提供了有效依据。

圆管桁架受压腹杆平面内计算长度有限元分析

利用有限元分析方法研究了平面圆管桁架受压腹杆平面内计算长度的主要影响参数以及计算长度随各参数的变化规律。研究结果表明:影响圆管桁架受压腹杆平面内计算长度的主要因素为受压腹杆与弦杆的直径比、壁厚比以及弦杆直径与壁厚的比值,并且随着上述各参数的增大,受压腹杆平面内计算长度系数均呈增大的趋势。最后,根据几十种不同影响参数的有限元计算结果,提出了可供工程应用的圆管桁架受压腹杆平面内计算长度系数的建议值。

碳素方钢管腹板屈曲性能试验研究

对碳素方钢管在集中荷载作用下的腹板屈曲性能进行单调加载的试验研究。实施50个不同边界条件、加载条件、支承板宽度和截面高度的碳素方钢管试件的腹板屈曲性能试验。介绍了碳素方钢管腹板屈曲试验方案,描述了碳素方钢管在端部和内部集中荷载作用下的破坏模式,给出荷载-端位移曲线以及腹板区域应变强度分布曲线,并将边界条件、加载条件、支承板宽度和截面高度对碳素方钢管腹板屈曲极限承载力和延性的影响进行讨论。试验研究结果表明:碳素方钢管腹板屈曲极限承载力随着支承板宽度的增大而增大;当支承板宽度为50mm和100mm时,腹板高厚比为18时极限承载力达到最大;当支承板宽度为150mm时,腹板高厚比为12.55时腹板屈曲极限承载力达到最大;腹板高厚比为24.67时达到腹板屈曲极限承载力的最小值。受压腹板中部应变测点全部进入塑性并最终形成塑性铰区域。内部一侧翼缘加载(IOF)的极限承载力最高,内部两侧翼缘加载(ITF)的极限承载力次之,端部一侧翼缘加载(EOF)和端部两侧翼缘加载(ETF)的极限承载力最低。有限元方法较好地模拟了试验破坏模式和极限承载力。采用中国钢结构设计规范的碳素方钢管腹板屈曲极限承载力计算值远大于其腹板屈曲极限承载力试验值,中国钢结构设计规范用于腹板屈曲承载力的计算偏于危险;采用欧洲钢结构设计规范的碳素方钢管腹板屈曲极限承载力计算值又远小于其腹板屈曲极限承载力试验值,欧洲钢结构设计规范用于腹板屈曲承载力的计算偏保守。提出的碳素方钢管腹板屈曲极限承载力计算公式则较好地预测了试验值。

空腹型材压弯过程的失稳研究

空腹型材压弯过程中的极限压弯半径与型材几何参数有关,现基于有限元模拟软件DEFORM-3D,首先模拟得出一定尺寸范围内矩形空腹铝合金型材的极限压弯半径,然后将其与TIMOSHENKO S P的理论预测结果进行比较,并分析了差别出现的原因,最后提出了可扩展用于多元函数关系的数据整理方法,结合模拟所得数据给出了该范围内其他尺寸矩形空腹型材极限弯曲半径的预测方法,对压弯过程中的腹板变形预测以及压弯模具设计有一定的指导意义。

关于局部抗浮的设计分析

针对地下工程设计中常见的跨数少,总长度不大的情况,通过一个工程设计实例,分析了局部不平衡水浮力对结构受力的影响和相应的设计误差,并给出了设计建议。

中国钢筋混凝土空间网格结构新体系的开拓与发展(下)

钢筋混凝土空间网格结构包括平板型的空腹网架结构、空腹夹层板结构、空腹双重网格结构、现浇混凝土空心大板楼盖结构。这些新型结构体系从20世纪80年代至今在跨度18～32m公共建筑的屋盖和楼盖应用达100多万平方米，取得很好的社会与经济效益。有的已编制了相应的技术规程。我们研制了将钢筋混凝土空腹夹层板单向弯曲形成的钢筋混凝土空腹夹层网壳和网拱结构，双向弯曲形成的钢筋混凝土空腹夹层双曲扁网壳结构。这些拥有我国自主知识产权的空间网格结构新体系，均具有自身的特点和对建筑物的适应性，文章将按研制时间先后逐一介绍。其结构的“安全、合理、经济、先进”性，则通过工程实例予以剖析。

预应力混凝土空心板梁抗剪试验及剪切斜裂缝评估研究

为了及时发现在役预应力混凝土空心板梁梁端腹板斜裂缝,评估其开裂后的剩余抗剪承载能力,做好预防性养护措施,以跨径16 m的预应力混凝土空心板梁为研究对象,进行了梁抗剪承载能力足尺试验研究。设计了3组不同剪跨比的试验工况,利用千斤顶加载至预应力混凝土空心板梁彻底失去抗剪承载能力,研究了梁体裂缝发展过程、裂缝分布特征、裂缝宽度、钢筋应变发展过程、开裂荷载、极限荷载等力学响应及试验现象,得到了梁端腹板斜裂缝、底板横向裂缝、剩余抗剪承载能力的对应关系。通过观测梁端底板横向裂缝特征,即可推断出梁端腹板是否存在斜裂缝以及斜裂缝的特征。结果表明:先张法预应力混凝土空心板梁受剪破坏具有一定的脆性特征,斜裂缝的出现和发展较为突然,斜裂缝附近的箍筋应变在裂缝出现后骤增,甚至箍筋直接屈服;剪跨比对空心板梁的破坏模式和抗剪承载力有着显著影响,剪跨比最大和最小的试验梁分别具有一定的斜拉和斜压特征,剪跨比越大的试验梁极限抗剪承载力和开裂承载力越小。将抗剪极限破坏试验中裂缝特征与结构受剪损伤程度之间建立了联系,对梁端腹板因为抗剪不足导致的斜裂缝病害进行了损伤评级,提出了评定预应力混凝土空心板梁梁端腹板斜裂缝病害的方法,可以用来指导在役预应力混凝土空心板梁抗剪裂缝的处治。

腹板加劲肋对空翼缘梁LHFB承载能力的影响

为改善空翼缘梁LHFB的受力性能,对LHFB设置了横向加劲肋.考虑几何非线性与材料非线性的影响,利用有限元软件ANSYS计算其在3种不同荷载作用下的承载力.研究加劲肋厚度、连接形式、加劲肋数量、端部加劲肋对LHFB承载力的影响.分析结果表明,对LHFB设置横向加劲肋,能有效的抑制空翼缘梁LHFB畸变屈曲的发生,提高构件的承载力.建议对LHFB加设横向加劲肋时,加劲肋厚度按bs/15选取,并且与翼缘和腹板全部焊接.在纯弯状态和均布荷载作用下沿梁长均匀布置两道加劲肋,在跨中集中力作用下在跨中位置布置一道加劲肋.

空腔填充法加固预应力空心板梁桥抗剪性能研究

针对空心板梁桥因抗剪承载力不足导致的腹板斜裂缝问题,提出采用空腔填充法加固,即在空心板梁端部填充高性能自密实混凝土的加固方法。沈海高速淮沭新河大桥一跨20 m空心板梁采用空腔填充法进行抗剪加固,通过静载试验对比分析加固前后板梁腹板主应力、梁底应变、跨中位移等参数变化,对该加固方法的效果进行评估。结果表明:加固后板梁腹板主应力比加固前下降50%以上,抗剪承载力提升明显;各板梁底应变在加固后都有不同程度的下降,下降幅度为20%~60%,跨中位移比加固前减小了10%~25%,提高了桥梁的整体刚度;且跨中位移横向分布系数更加均匀,对桥梁的整体性也有一定的改善。采用该方法对其它几跨空心板梁桥进行了抗剪加固,效果良好。

镂空腹板铁路槽形梁设计研究

东胜—鄂尔多斯机场城际铁路乌兰木伦河特大桥跨阳光瀑布工程设计方案拟采用预应力混凝土连续梁结构,截面形式为槽形梁,腹板镂空处理,结构顶面设置横向连接。桥梁结构根据结构力学知识与当地民族特色进行概念设计,根据受力拟定截面及结构尺寸,基于ABAQUS建立精细化实体单元模型,分析结构整体受力情况,研究腹板镂空对结构受力影响,连接肋尺寸、支座中心距和施工顺序对顶板连接肋受力影响等。研究结果表明:纵向应力分布均匀连续、计算结果满足规范要求;顶板连接肋中支点处受力较大,主要由恒载产生,调整施工工序可降低其应力值;腹板镂空尺寸较大,应力集中明显,对截面整体纵向应力分布连续性影响较小。

预应力混凝土空心板梁端应力改善施工技术

未设置端隔板的预应力宽幅式空心板梁在使用过程中因各种因素的影响容易出现梁端腹板斜向开裂、支座附近板底斜向开裂等病害。为了桥梁运营的安全可靠,通过综合采用梁端底板粘贴钢板、梁端1m范围封端及腹板2m至3m范围加厚等加固措施,改善了梁端的应力状况,缓解了裂缝的继续扩展,保证了桥梁结构的安全运营。

正八边形钢板腹梁弯曲性能试验研究

基于蜂窝钢梁外观,提出了一种新型空腹式钢结构主梁--正八边形钢板腹梁。借鉴蜂窝钢梁挠度计算中费氏空腹桁架理论,推导了该结构在弯曲荷载作用下的挠度变形公式,并通过有限元方法进行了验证。进一步地,为了研究该结构的弯曲性能,根据《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64-2015)要求,设计了1根缩尺模型试件,通过两点加载方式对其变形能力、应变特点和破坏方式进行了试验研究。采用通用有限元软件ABAQUS 2017建立了该结构非线性有限元分析模型,并将试验结果与有限元模拟结果进行了对比研究。结果表明:对于腹板非连续的正八边形钢板腹梁,采用费氏空腹桁架理论提出的结构挠度计算公式具有较好的精度;通过静载弯曲试验发现,正八边形钢板腹梁发生破坏时,顶板纯弯段区域出现了局部屈曲现象,同时腹板发生屈曲变形;经过合理设计的正八边形钢板腹梁在弯曲荷载作用下具有较好的抗弯性能。

设计的潜力——弗伦第尔桁架在建筑结构中的应用

对弗伦第尔桁架的结构特性和早期应用进行简要梳理,概括了现代建筑结构中弗伦第尔桁架的三种主要应用方式,总结了将弗伦第尔桁架作为结构设计要素的多种可能性,归纳了在建筑结构中应用弗伦第尔桁架的设计导图,提出应进一步激发弗伦第尔桁架在建筑结构设计中的潜力。

钢筋混凝土空间网格结构

钢筋混凝土空间楼/屋盖网格结构包括平板型的空腹网架结构、空腹夹层板结构、空腹双重网格结构、现浇混凝土空心大板楼盖结构、钢筋混凝土空腹夹层板单向弯曲形成的钢筋混凝土空腹夹层网壳和网拱结构、双向弯曲成型的钢筋混凝土空腹夹层双曲扁网壳结构。这些新型结构体系自1980年起在公共建筑中应用达100多万平米。本文对这些结构的的特点和适应性进行了论述。

北京芦城自行车馆结构设计

北京芦城自行车馆平面近似椭圆形,屋盖形状为双曲面。屋盖及屋盖支承为整体钢结构,看台、附属用房采用混凝土结构。对混凝土抗裂采用新型纤维混凝土,取得了很好的抗裂效果。对空腹刚架的平面内稳定做了较为细致的分析,给出了空腹刚架弦杆及节间计算长度的计算方法,比较了不同的钢结构下部支撑刚度对钢结构构件内力和位移的影响,得出环向桁架的刚度是影响环向支承结构刚度的决定因素,空间支承钢柱的刚度对环向支承结构的刚度影响非常小,基本可以忽略。考虑了上部膜结构参与工作对计算结果的影响,进行了结构验算,保证了结构安全可靠。