海上风电倒Y形导管架筒型基础受力特性研究

以一6.7 MW风机为研究对象,提出了一种适用于30~50 m水深的海上风电倒Y形导管架筒型基础结构型式,采用三维精细有限元模型对结构的受力特性展开研究,包括结构的自振特性以及在随机风浪流荷载作用下的动力响应。研究结果表明,倒Y形导管架筒型基础采用“三腿变六腿”导管架的结构型式,能够更加有效的将上部荷载传递至下部筒型基础,具有较好的受力特性和传力体系;整机结构的前两阶自振频率均在风机允许运行的频率范围内;在50年一遇极端随机风浪流荷载作用下,整机结构的位移响应和应力响应,均可满足结构安全使用要求。

大跨度斜拉桥倒Y形混凝土桥塔的横向拟静力试验

为研究强震下大跨度斜拉桥倒Y形混凝土桥塔的横向破坏机理及屈服后性能,文中以苏通大桥为背景,基于OpenSees平台建立了有限元分析模型,根据动力特性等效和恒载轴力等效原则将全桥模型简化为单塔模型,并确定了两点位移加载模式,采用1:35的几何缩尺比设计了试验模型并进行拟静力推倒试验,最后结合数值模拟分析,得到地震下桥塔的屈服顺序和破坏位置,并分析屈服后性能。研究结果表明:提出的简化单塔模型可替代全桥模型进行横向地震破坏机理研究;在横向强震下,横梁上侧塔柱截面最先屈服,塔底截面其次屈服,横梁下侧塔柱截面最后屈服,最后破坏位置为横梁上侧塔柱或塔底截面;在塔柱截面屈服后,桥塔整体强度增幅明显,破坏位移可达屈服位移的4~6倍,具有延性破坏特性;塔柱截面配箍率的增加会显著增大桥塔的整体强度和位移能力。

长江下游地区倒Y形混凝土桥塔的三维日照温场及其效应

以长江下游某大跨斜拉桥的倒Y形混凝土桥塔为例,基于传热学、气象学和计算机几何图形学等理论,建立倒Y形混凝土桥塔的三维日照温度场及其效应的有限元模型,对桥塔的三维日照温度场及其效应进行研究。研究结果表明:桥塔南北塔壁和东西塔壁的外表面最大温差分别可达13.1℃和10.4℃,超过规范的推荐值(推荐值为±5℃);东南西北各塔壁沿壁厚方向上的最大温差分别可达14.5,18.2,16.8和7.8℃,且温度沿壁厚方向近似呈指数形式分布,北塔壁和其他三面塔壁的衰减系数分别处于3.1~3.5和4.1~5.0之间;桥梁走向为南北时,塔顶纵横桥向的最大位移分别可达132.3 mm和8.7 mm,桥梁走向为东西时,塔顶纵横桥向的最大位移分别可达51.4 mm和25.7 mm;不论桥梁走向是东西还是南北,桥塔纵桥向和横桥向的温度应力均超过C50混凝土的抗拉强度设计值1.83 MPa,与其他荷载组合时可能会使桥塔开裂,故建议在塔壁内外表面以及截面突变部位多布置一些钢筋或钢筋网片。

长江下游地区倒Y形混凝土桥塔有效温度的预测与极值估计

基于1年多的实测温度和气象数据,使用统计学和极值分析等理论,对长江下游某大跨斜拉桥倒Y形混凝土桥塔有效温度变化规律、预测方法以及极值进行了分析研究.结果表明:桥塔有效温度近似以年为周期呈正弦式变化,并在2.0~31.3℃之间波动;桥塔日最高和最低有效温度分别主要发生于22∶00—00∶00和10∶00—12∶00之间,桥塔日最高有效温度的发生时间与日最高气温相比滞后6.5 h左右,桥塔日最高有效温度的发生时间与日最低气温相比滞后4.5 h左右;桥塔的日最高和最低有效温度均与连续6 d平均日最低气温的相关性最大,相关系数分别可达0.982和0.981,故使用连续6 d平均日最低气温能对桥塔日最高和最低有效温度进行较为准确的预测;桥塔最高和最低有效温度的50年一遇标准值分别为38.65和-1.84℃,100年一遇标准值分别为39.61和-2.69℃.

改进Y源并网逆变器的能量成型控制策略

改进型Y源并网逆变器作为非线性系统,在并网控制中若采用传统PI控制则存在鲁棒性较差、调节速度慢等问题。为此提出采用端口受控哈密顿（port-controlled Hamiltonian,PCH）模型和能量成型的控制方法,从能量的角度研究改进型Y源并网逆变器的控制问题。通过状态平均法将改进型Y源并网逆变器模型转化为PCH模型,同时根据功率等级确定系统的平衡点,进而设计系统的控制器参数;并引入自适应控制,补偿耦合电感漏感带来的直通占空比损耗问题。最终,为了验证所提能量成型控制方法的有效性,搭建了一台200W的基于TMS320F2812的实验样机。

高升压比Y源并网逆变器能量成型控制研究

高升压比Y源并网逆变器解决了传统光伏并网逆变器不能直通的问题,并利用直通时间的插入来进行升压,通过较小的直通占空比就可以获得较高的电压增益。介绍了一种适用于高升压比Y源并网逆变器的能量成型控制策略,解决了传统PI控制鲁棒性差、控制速度慢等不足。通过确定系统期望的稳定平衡点并配置能量函数,建立系统的PCH模型以获得系统的耗散能量和反馈控制注入能量,然后设计控制器参数以在反馈控制能量的作用下,不断调整其自身储存的能量,使系统稳定在所需的平衡点。最后利用MATLAB/Simulink仿真软件对高升压比Y源并网逆变器进行仿真验证,结果表明对于不同给定输入扰动,能量成型控制器都可以很好地满足控制目标。

药芯焊丝脉冲TIG增材制造倒Y形电弧光电特性分析

在药芯焊丝脉冲TIG电弧增材制造过程中,发现了电弧“骑”在成形件两侧的现象,该电弧被称为倒Y形电弧。倒Y形电弧对成形件两侧均有加热作用,其偏移导致成形件两侧受热不均,影响熔覆过程稳定性。按照点阵法测得的光谱数据利用Stark展宽方法计算了倒Y形电弧拖曳部分的电子密度,本研究试验条件下有部分区域(侧壁以外2 mm左右,Z方向0位置以下1.5 mm左右)符合局部热力学平衡条件。利用光谱诊断的Boltzmann图法来计算电子温度,将各点的数据拟合得到完整电弧温度场,分别从平行和垂直于焊枪运动方向分析了熔敷过程中倒Y形电弧的温度场。结果表明,从两个方向光谱诊断得到的倒Y形电弧钨极轴线处的温度最高值均大约为14000~16000 K,分布在钨极端部下方0.5~1.5 mm范围内,电弧拖曳部分的温度大约为5000~8000 K。在垂直于焊枪运动方向上,当钨极轴线与熔敷层中心重合时,正常倒Y形电弧及其温度场关于钨极轴线对称分布。当钨极轴线偏移熔敷层中心左侧1 mm时,倒Y形电弧向左发生偏移且温度场也向左发生了偏移,熔敷层左侧温度明显高于右侧温度。在平行于焊枪运动方向,倒Y形电弧温度场扭曲较小,熔敷过程中焊丝从钨极前(左)侧送入,扰动电弧且吸收电弧热量,导致电弧前(左)侧的尺寸和温度均小于后(右)侧,电弧拖曳部分出现了收缩现象。通过分析钨极轴线与熔敷层中心重合以及钨极轴线向左偏移熔敷层中心1 mm的电信号,发现前者的均值电压、基值均值电压、峰值均值电压均小于后者。利用电信号结合高斯热源模型进行分析,在成形件左侧壁相同位置,正常倒Y形电弧的温度和热流密度小于偏移的倒Y形电弧,在成形件右侧壁相同位置则相反,这与光谱诊断得到的温度场分布关系吻合。研究结果对于建立电弧增材制造过程中新的热源模型和过程监控具有重要意义。

倒Y形矮塔斜拉桥施工关键技术探讨

文章主要针对佛山市南海区沥桂大桥的施工管理实例,阐述倒Y形矮塔斜拉桥主塔爬模设计与施工控制、索套管三维精确定位、超大型牵索(前支点)挂篮预拼安装等关键技术。

倒Y型双向倾斜索塔施工测量方法的研究

文章结合工程实例,综合传统测量方法与现代测量技术,详细介绍了一套实用、高效的斜拉桥索塔施工测量放样方案,提出了"立面放样、由线定面"、"以测代放"等一系列全新思路,较好地解决了厦门枢星桥独特的倒Y型双向倾斜索塔的施工测量放样问题,不仅保证了每节段模板的定位精度,确保索塔线形满足要求,而且大大提高了工作效率,可为类似工程施工测量提供有益的参考。

温州瓯江北口大桥中塔结构形式比选

温州瓯江北口大桥主桥为主跨2×800m的三塔双层桥面钢桁梁悬索桥,为选择该桥合理的中塔结构形式,从结构受力、经济性、施工便捷性等方面对纵向A形混凝土中塔、纵向人字形钢中塔和纵向I形钢-混凝土混合中塔3种中塔方案进行综合比选。结果表明:若采用纵向A形混凝土中塔方案,结构整体刚度较大,但需保证名义摩擦系数≥0.3以满足主缆抗滑的要求,若采用其他2种中塔方案,名义摩擦系数取0.2即可;3种中塔方案均可通过调整相关结构尺寸满足自身的受力要求;结合中塔沉井基础,纵向A形混凝土中塔方案经济性最优,且桥梁施工过程中可保证施工塔吊不超高。经综合比选,该桥中塔最终采用纵向A形混凝土塔,通过在中塔鞍座中增加竖向摩擦板的方法保证主缆的抗滑安全。

基于初等梁理论的人字形桥梁结构空间梁格分析

根据初等梁理论,采用空间梁格分析法对一例典型人字形薄壁箱梁桥进行结构简化及模拟分析。分析结果表明:当受荷载桥跨的两端为扭转约束、并在集中荷载和竖向均布荷载作用下时,空间梁格分析法所得结果与板壳模型的计算结果比较接近;当受荷载桥跨的两端为单向铰支座、并在偏心竖向荷载作用下时,由于约束扭转和畸变效应对主线和匝道的影响十分显著,空间梁格分析法所得结果与板壳模型计算结果相异较大,主要原因是初等梁理论不能反应宽翼缘薄壁箱梁约束扭转、畸变及剪力滞效应等受力特点。指出:对于宽翼缘薄壁箱梁桥结构在采用空间梁格分析法时,应同时考虑宽翼缘薄壁箱梁受力的特点对初等梁理论分析方法进行完善。

旋转受限且不能自降到底的桥塔施工塔吊拆除技术

安庆长江铁路大桥主桥为主跨580 m的双塔连续钢桁梁斜拉桥,3号、4号桥塔为钢筋混凝土结构,横梁以上为倒Y形、横梁以下为内收钻石形,承台面以上塔高210 m,均采用2台TC7035B-16型塔吊施工,塔吊呈对角线布置在桥塔两侧。在桥塔封顶和钢梁合龙后,先拆除3-2号和4-1号塔吊;在完成后续相关施工后,再拆除3-1号和4-2号塔吊。受倒Y形塔柱影响,塔吊分2个阶段拆除:在桥塔顶往下至+83.0 m高程区段塔吊可自降拆除,塔吊长附墙撑采用辅助吊点与塔吊吊钩抬吊或由2个辅助吊点抬吊的方法完成拆除;在+83.0 m高程至铁路桥面以下区段塔吊不可自降拆除,采用站位于铁路桥面的2台大吨位汽车吊拆除塔吊及其剩余附墙撑,起重臂先高空整体抬吊下放,后分段解体拆除。针对类似桥塔施工塔吊拆除难题和今后斜拉索更换需要,建议桥塔顶面布设小型永久起吊运输装置,做到永临结合,可人工拆装,停用时拆下,存于塔顶。

典型人字形桥梁结构分析的刚度法研究

在普通梁理论的基础上,通过增加自由度的分析方法,提出以每个节点10个自由度的薄壁箱梁分析单元。以典型的人字形薄壁箱梁桥作为研究对象,分别建立普通空间梁格、空间板壳有限元分析模型及有机玻璃试验模型,对模型的不同理论分析与实测结果进行比较。研究结果验证了本文理论分析方法的正确性和简便性。

大同市开源街斜拉桥设计

大同市开源街御河桥位于山西省大同市南部,主桥设计为2×138 m单塔双索面斜拉桥,桥塔为人字形结构,主梁采用双边箱组合梁;斜拉索采用平行钢丝索,桥塔基础采用群桩基础。结构体系采用带有纵向阻尼器的半漂浮体系。

桃夭门公铁两用大桥主桥设计

桃夭门公铁两用大桥主桥为主跨666 m混合梁斜拉桥,采用公铁平层布置,中间通行双线客运专线,两侧通行6车道高速公路。主桥采用塔梁分离、塔墩固结,塔梁之间设置竖向支座和纵向阻尼器的约束体系。主梁采用三箱分离式混合梁,主跨及近塔侧53 m边跨为钢箱梁,全宽65.6 m;其余边跨为混凝土箱梁,全宽65.66 m。桥塔为倒Y形钢筋混凝土结构,不设置下横梁,在中、下塔柱交界位置横桥向内、外侧设置牛腿,分别支承铁路和公路钢箱梁。斜拉索采用标准抗拉强度2000 MPa的高强平行钢丝索,双索面扇形布置。册子岛侧桥塔采用20根ϕ3.5 m钻孔桩基础,富翅岛侧桥塔采用台阶型扩大基础+5根ϕ3.5 m钻孔桩组合基础。理论和试验研究结果表明:该桥具有良好的静、动力性能,能够满足高速列车行车要求。

松原市天河大桥北汊主桥上部结构施工关键技术

松原市天河大桥北汊主桥为(40+100+266+100+40)m双塔空间索面自锚式悬索桥,桥塔采用钢筋混凝土人字形结构,主梁分为混凝土加劲梁以及钢-混组合梁(由格构式钢梁上铺混凝土桥面板组成)两部分,主缆呈空间三维线形,全桥共51对吊索。桥塔采用液压自爬模施工,通过设置主动支撑以及预偏量控制塔身倾斜度;格构式钢梁采用以直代曲制作,边跨钢梁采用吊机原位吊装,中跨钢梁采用拼装平台上整节段拼装牵引滑移施工;主缆锚固系统位于加劲梁锚墩横梁上,采用厂内预制现场整体吊装施工;主缆架设采用PPWS施工方法,猫道采用预制吊装施工;针对可转动索夹以及球铰底座的特点,改变传统的体系转换临时吊索的使用顺序,达到吊索一次张拉成型。

青岛万邦中心倒Y形空间转换组合节点试验研究

青岛万邦中心1#楼高度为232.4m,采用钢-混凝土混合结构,整体体系为斜撑框架-核心筒结构。其中,地上层10一个角柱由倒Y形空间斜柱转换结构承托,其受力复杂,节点区焊缝较多,为验证其受力性能,采用两个1∶5缩尺节点模型进行试验研究。结果表明转换节点的核心区未出现明显破坏,主要转换构件处于弹性状态且应力水平较低,主要破坏发生于钢梁端部,说明钢端是节点中的薄弱环节,且受力十分复杂,最终设计加大了梁截面。