瓯海奥体中心体育馆100m跨无环索弦支网壳结构设计

瓯海奥体中心由体育场、体育馆、游泳馆及体育配套用房组成,其中体育馆主体结构采用钢筋混凝土框架结构,屋盖采用了无环索弦支网壳结构体系,为国内外首例该结构体系工程。设计中针对屋盖结构进行了屈曲分析及抗连续倒塌分析,结果表明结构的整体稳定性较好、抗连续倒塌能力强,进一步证明了结构体系选择的合理性。对拉索索力进行了专项分析,保证在各工况组合下拉索均不破断及退出受拉状态,且刚度退化后仍满足设计要求。

某过断层深埋高水头TBM输水隧洞围岩-支护结构响应规律

为了研究过断层深埋高水头敞开式TBM输水隧洞支护结构的响应规律,对不同支护方案下某过断层深埋高水头敞开式TBM隧洞围岩与支护结构的响应规律进行对比分析,选出最合适的支护设计方案。建立TBM隧洞动态开挖-支护精细仿真模型,逐个研究动态开挖-支护中围岩、锚杆、钢拱架、初喷混凝土、二衬的响应规律。结果表明:依次支护管棚、锚杆、钢拱架、固结灌浆、衬砌后,围岩拱顶变形分别降为不支护时的59.4%、32.9%、32.9%、4.1%、3.2%。盾尾离开后各响应突增,增幅逐步减缓且最终趋于稳定,衬砌支护后突降并稳定。锚杆应力分布不均,支护后拱腰处锚杆应力比拱顶增加快,各锚杆应力越靠近洞壁处越大。管棚+锚杆+钢拱架+固结灌浆+初喷+二衬可保证安全,但需固结围岩弹性模量、黏聚力及内摩擦角分别提高1.0、1.0、0.21倍。

大角度斜拉桩结构特性研究

大角度斜拉桩支护结构可节约坑外占用空间,具有施工便捷、造价较低等优点,适用于坑外锚拉空间受限的场景。为了进一步分析其变形和受力机制,选取典型中密砂土进行单一土层数值建模,通过改变锚索角度以及开挖深度对结构受力及变形特征进行分析,结果表明:锚索角度变化对结构受力及变形影响较大,将锚索简化为水平弹性支座将产生较大的计算偏差;需要考虑轴力对桩身抗弯、抗剪承载力的提高作用以及单桩竖向承载力问题。将锚索对支护桩的约束作用考虑为斜向弹性支座,建立了更加符合实际受力状态的力学计算模型及平面杆系有限单元法实现途径,将其应用于实际工程,通过与监测数据对比,结果表明大角度斜拉桩具有良好的支护性能,提出的力学计算模型能够准确地反映该种新型结构的受力、变形特点。

雄安体育中心体育场结构设计

雄安体育中心体育场主体结构采用钢框架-支撑体系,屋盖钢结构由外圈屋盖钢结构和屋顶中央网壳组成,看台区域均采用组合型肋梁预制看台板。详细介绍了该体育场结构方案,包括看台钢结构设计、拱脚滑动释放、网壳结构体系、典型节点设计等。通过方案比选,屋顶中央网壳采用分索式索承铝合金网壳的结构体系,提高了索承结构对不规则建筑平面的适应能力。设计中对南侧拱脚进行了施工工序优化,拱脚处采用滑动释放措施,降低了看台钢结构南侧拱桁架的水平推力。本项目位于高烈度区,采用了速度型黏滞阻尼墙作为结构的减震措施,在多遇地震下黏滞阻尼墙作为结构的安全余量储备,在罕遇地震作用下,阻尼墙耗能占比5%。在部分应力较大的铝合金网壳节点中设置腹板加强板,提高了结构的安全性。

泰州体育公园体育场钢结构屋盖施工模拟分析

索承网格结构施工复杂,预应力索的张拉与结构相互影响,施工过程中结构变形与应力变化大,且结构体系不断发生转变,施工难度很大。文章以泰州市体育公园体育场为例,建立有限元累加模型,且考虑几何非线性因素,对索的预应力施加过程进行了详细动态分析,全面研究了施工全过程索及钢结构的力学响应,并对张拉工装及耳板等关键节点进行了有限元精细化模拟。结果表明,预应力索张拉及胎架拆除对结构影响较大,其应力及位移变化幅值均超过80%。提升工装及耳板等关键构件受力不均匀,应通过构造措施保证其强度和稳定性。基于施工仿真分析,可对钢屋盖施工方案进行优化,保证安全施工。

大开口索承网格结构施工过程断索分析

为了研究大开口索承网格结构在施工过程中发生局部断索对整体结构的影响,以巴中体育中心为背景,考虑在50%张拉完成、90%张拉完成及100%张拉完成后出现局部断索对结构的影响。运用瞬态动力学完全积分法及单元生死技术分析不同部位的径向索断裂后的结构响应,并对断索前后撑杆受力进行分析。考虑一种以节点位移和索力变化量为基础的双因素重要性指标,来判断索的重要程度,并对其重要性排序。结果表明:随着张拉阶段的进行,结构发生断索后的响应在逐渐增大,断索发生后会出现局部失效现象,但整体结构安全;一类索到三类索的重要性逐渐降低。

高吸能比大变形锚索让压结构优化研究

为了提高巷道锚索吸能让压结构的吸能效率及其变形稳定性,采用力学测试和有限元数值仿真两种方法对粗腰鼓形、直管、楔形槽、长槽以及直管V形槽5种不同吸能让压结构进行研究。研究表明形状及结构特征决定了峰值抗压强度、极限变形量、吸能效率以及结构整体稳定性。5 mm壁厚直管吸能结构虽然相对于粗腰鼓形、楔形槽及长槽结构吸能效率分别提高48%、66%和56%,但受压过程中容易发生局部应力集中,进而偏压诱发变形不均匀和结构失稳。内侧设有变形诱导V形槽的直管结构吸能效率为45.29 kJ/g,相对于直管吸能让压结构吸能效率仅仅降低6%,受到V形槽的变形诱导作用,避免了局部应力集中导致的偏压问题,比直管吸能让压结构变形更加稳定,将V形槽吸能让压结构应用于现场锚索,巷道变形得到了有效控制。

索承网格结构竖向控制支架设计

以上海浦东足球场索承网格结构施工为例,简述了竖向控制支架的性能要求、结构组成及施工工艺。根据不同施工阶段支架结构的约束状态,制定了两阶段预压力施加方案,其中第1阶段施加较小预压力以消除间隙、提升刚度,第2阶段施加较大预压力以控制压环梁的标高变化。在前述基础上,通过理论分析明晰所述施工工艺可有效微控压环梁位形。结合有限元分析与单肢验算法原理,完成了支架结构的承载力校核,解决了现行国家标准不适用的问题。最后,基于实践效果,对不同应用场景的支架组成提出了优选的建议。

双曲面网格框架结构施工技术研究

上海张江科学会堂项目的WT-F幕墙系统采用由形状各异的三角形以不同角度组成的双曲面网格框架结构体系,针对其安装高度高、双向跨度大、交会节点多、杆件之间夹角不同的难点,结合施工现场的安装条件,阐述了三维坐标放样、划分单元板块工厂分片加工、使用胎架支撑体系降低现场大量焊接施工带来的误差等技术手段,提高了双曲面网格框架结构安装的精准度,为未来类似工程的实施提供参考依据。

景福矿厚煤层大断面开切眼支护优化研究与应用

景福煤矿15号煤顶板为坚硬的石灰岩,底板为松软的泥岩,在开切眼中采用常规的锚网索支护变形控制效果不理想,影响了正常安装。针对这一情况,现场调研了其变形特征,经分析研究认为跨度大、顶底板结构及煤层厚度变化大是巷道变形严重的主要原因。在此基础上,提出了以桁架锚索为主的支护方式,分析了该支护方式的优点,优化了支护参数。矿压观测表明,优化后的支护方案对巷道变形控制较好,顶板减沉效果明显,经济和社会效益显著,可为类似条件下的大断面开切眼支护提供参考。

论公路桥梁项目无索区钢箱梁斜支架的安装技术

桥梁项目无索区钢箱梁施工环节,可采用钢结构斜支架工艺安装。该技术方案的主要优势如下。(1)结构易于制作、便于安装;(2)可充分利用各种机械设备,在场外进行预制,现场拼装,各个环节同步推进;(3)不论是施工质量,还是施工精度都得到了提升,整个工期大为缩短,施工费用也明显降低;基于此,该研选取某高速公路大桥施工项目为案例,论述了此项技术的特点,总结了施工技术要点,分析了该技术的经济效益、社会效益,以期能为这类工程施工提供有益参考。

黄河冲积平原地区超大型深基坑开挖现场监测分析

介绍了黄河冲积平原地区某开挖范围为271 m×192 m,开挖深度为18.7~19.5 m,采用土钉、预应力锚索加钻孔灌注桩作为支护结构的超大型深基坑开挖现场监测实例,研究了超大型深基坑开挖过程中围护结构变形、地表沉降、锚索轴力的变化规律。研究表明:围护桩水平位移随开挖深度的增加而增大,围护桩最大水平位移随开挖深度的增加逐渐向深部发展。基坑外纵向地表沉降大致呈马鞍形分布,地表沉降最大值位于基坑中部附近,基坑角部沉降约为基坑中部沉降的33.9%,纵向沉降影响范围大于基坑开挖范围。基坑分层开挖过程中锚索轴力随开挖深度的变化而动态调整,下层锚索施工完成后,上层锚索的锚固力先减小后缓慢增长并最终趋于稳定。锚索钻孔和高压注浆施工过程中对周围已有锚索的扰动影响不容忽视。

明挖区间隧道无柱大空间预应力结构设计

提出3种无柱大空间预应力区间结构方案,并选取预应力密排框架箱形结构方案。针对该方案,通过完成内张拉预应力技术研究、有限元计算分析优化、结构构件设计计算和验算、新方案和普通方案构件承载力设计值与荷载效应组合设计值的对比等,得出预应力密排框架箱形结构方案设计安全可靠,可满足地铁明挖区间无柱大空间区间隧道要求,并为地铁明挖无柱大空间车站结构设计提供借鉴。

弦支网架预应力张拉施工模拟分析

作为一种新型弦支结构体系,弦支网架由上部刚性网架和下部柔性索通过支杆相连而成。通过预应力张拉可将拉索预应力引入弦支网架中,从而改善结构受力性能,因此预应力张拉施工至关重要。以天津北塘文体中心弦支网架为研究对象,使用ANSYS有限元软件,采用单元生死技术和多时间步连续分析方法对弦支网架预应力张拉施工过程进行模拟,确定了施工过程中各拉索的张拉控制值,并分析了在施工过程中拉索内力、结构位移和杆件应力的变化规律,为该工程预应力张拉施工提供了依据。可为其它弦支网架工程的预应力张拉施工模拟提供参考。

分层综采超大断面切眼刷扩与锚网索支护技术

根据潘北煤矿A3煤层赋存条件和开采设计,11113综采工作面采用的分层铺网液压支架为ZZP6400/18/38。为适应支架特点及其安装要求,需要设计超大断面切眼,其高为3 m,宽为9 m。针对大断面切眼掘进及支护技术难题,提出实施了小断面导硐掘进、二次大断面刷扩成巷的掘进新方法,设计了锚网索、单体挑棚和木垛联合支护参数。现场监测结果表明,该方案应用能有效地控制大断面切眼围岩变形,保证了综采设备的顺利安装,实现了"三软"煤层复合顶板条件下大断面巷道安全快速掘进与支护。

大吨位曲线斜拉桥大偏心转体结构优化技术

信阳新十八大街跨编组场大桥采用(150+150) m曲线宽幅钢箱梁独塔斜拉桥跨越既有铁路,采用平面转体法施工,转体最大双悬臂长(144.5+144.5) m,顺时针转体73.5°,转体重量约1.8万吨、主梁横向偏心达3.228 m。为减小结构的不平衡弯矩,实现转体平衡,采取了桥塔横梁以上塔柱倾斜3°、桥塔及转体系统设置横向偏心等转体结构预偏心优化技术,使转体结构重心与转体球铰中心重合,从理论上消除转体结构的横向偏心。经过转体预偏心优化,最大双悬臂状态下转体结构平衡性和转体支撑系统安全性明显改善,但裸塔状态下结构的横向偏心较大、转体支撑系统承载力不足。经分析进一步采取主梁临时配重技术,解决裸塔状态下结构的横向不平衡问题,完成了大桥平衡转体施工。

预应力钢结构学科的新成就及其在我国的工程实践

预应力钢结构作为一门新兴的应用科学从诞生、发展、壮大到今日辉煌已经历了５０年。本文回 顾了预应力钢结构学科的发展简史以及今日取得的最新成就──预应力空间钢结构的发展过程。根据这种新结 构体系在我国近年来的工程应用情况，分析了经验与教训。从促使学科健康发展的角度作者阐述了个人的观点 及建议。

索托网架结构在干煤棚工程中的应用

提出了一种适用于大跨度干煤棚工程的结构形式——索托网架.通过与斜拉网架结构的对比分析,研究了索的位形对索力、网架特征部位杆件内力、杆件与索内力的比值以及挠度的影响,得出了索的合理位形.结果表明:索托网架结构可以更加充分发挥索应力高的特性,具有结构合理、用钢量低、净空高等优点,符合大跨度干煤棚的要求.

用于索承结构中斜拉索开环振动控制的磁流变阻尼器设计(英文)

斜拉索被广泛应用于索承结构,如大跨度桥梁或屋盖结构等.由于极低的内在阻尼,斜拉索易发生因其支承的运动或天气状况影响而引起的大幅值的振动.这些振动可以危及斜拉索本身以及整个索承结构的安全与寿命,甚至引起人们对该类结构信心的降低.在斜拉索减振的诸多方法中,采用磁流变阻尼器的智能阻尼技术近来引起了人们的研究兴趣.该阻尼器的阻尼特性可以通过调节(控制)磁场的输入电流/电压而改变,从而实现在不同振动(频率及幅值)情况下的最优或次优减振效果.本文发展了一个数学模型用于评价在开环控制状态下斜拉索-阻尼器系统的阻尼比.该模型考虑了阻尼器的安装高度、阻尼系数、刚度、质量、支撑刚度、磁变阻尼力以及斜拉索的垂度与倾角等因素,推导出了一个‘广义的通用公式’用于阻尼器参数的设计与优化,即寻求可提供系统最大阻尼比的最佳阻尼器参数.本文以目前世界最长斜拉桥——苏通大桥的最长斜拉索为例,确定了能够提供足够的阻尼以抑制风雨振的阻尼器安装高度以及相应的阻尼器参数.

基坑大开口逆作环板支撑体系刚度效应分析

将有限元法与结构力学理论相结合,提出基坑大开口逆作环板支撑体系的刚度计算方法,分析了逆作环板开口形式、尺寸及开挖深度对支撑体系刚度的影响,以及围护墙的侧移及内力随支撑刚度变化的情况,并通过工程实例及监测数据验证了该计算方法的可行性.结果表明:对于开口形式为圆形、方形的大开口环板水平支撑体系,其刚度与开口尺寸比的关系分别为上凸、下凹形式的二次曲线;而2种开口形式的结构刚度与开口面积比的关系均呈现出下凹的二次曲线形式,开口面积比可作为优化工程设计的控制指标.