离散侧向平移支撑圆弧拱的自由振动分析

拱通常采用离散侧向平移支撑增加其面外稳定性,而离散侧向平移支撑会产生振型耦合效应,显著影响拱的振动特性。为研究等间距离散侧向平移支撑对两铰圆弧拱自由振动的影响,通过假定拱的耦合振型,基于Hamilton原理求解离散侧向平移支撑圆弧拱的自振频率,并与有限元数值结果比较。同时,还探究了拱的面外长细比、圆心角以及侧向支撑的数量和位置对拱的临界刚度及最大基频的影响。研究结果表明:假定的耦合振型可以描述复杂的离散侧向平移支撑拱的弯扭振型,并能准确预测拱的自振频率和支撑临界刚度。侧向平移支撑拱的基频随支撑刚度的增加呈现多种增长模式,根据振型变化情况将其划分为第1类、过渡和第2类增长模式,不同增长模式之间的转换取决于拱的面外长细比、拱的圆心角、支撑数量以及支撑位置。当拱的面外长细比和拱的圆心角的组合靠近第1类增长模式和其他增长模式的分界线时,拱的支撑临界刚度和最大基频显著增大。支撑位置靠近两端翼缘时可能会改变拱的基频振型,但支撑位置在剪切中心附近时,拱的基频最大。拱基频在第1类增长模式时,支撑数量的增加显著提高拱的最大基频,在过渡增长模式时,支撑数量的增加对最大基频的影响减弱,而在第2类增长模式下,拱的最大基频随支撑数量的增加基本不发生变化。

X形圆钢管相贯节点平面内受弯抗震性能试验研究

为了研究X形圆钢管相贯节点的平面内受弯抗震性能,进行了支主管直径比β不同的2个正交X形节点(支主管夹角θ=90°)和2个斜交X形节点(θ=55°)的平面内受弯滞回性能试验,并进行了有限元分析。结果表明:四个X形节点均表现出良好的抗震性能,均为相贯线附近主管管壁开裂破坏,均以主管管壁的塑性变形及开裂后裂纹扩散为主要抗震耗能模式。对比之下,提高支主管直径比β能显著提高X形节点的平面内抗弯承载力、延性和耗能能力;正交节点在正、负弯矩作用下的承载力及延性均较接近;斜交节点在负弯矩作用下的承载力大于在正弯矩作用下的承载力,但其在正弯矩作用下的延性更好;β较大斜交节点在正、负弯矩作用下的承载力及延性的差异比β较小时更明显;无论是β较大还是β较小的X形节点,斜交节点的能量耗散系数小于相应的正交节点;当夹角θ较小(≤55°)时,采用因子1/sinθ略偏保守地估计支主管斜交对节点负向平面内抗弯承载力的加强作用,但高估了支主管斜交对β较大节点的正向平面内抗弯承载力的加强作用。

建筑基坑内支撑体系的优化设计研究

文中以某建筑工程为例,探讨基坑环形内支撑体系和多道角撑体系两者在工程稳定性和施工效率等方面的性能优势,通过分析两种支撑体系的特点,结合优化算法寻找最佳设计参数,确保基坑稳定安全的前提下,选择更科学、经济和高效的基坑工程支撑体系。

某大厦深基坑支护工程设计实例

以深圳太平金融大厦深基坑工程为背景分析了圆环内撑、格构式对撑及角撑+对撑的支护结构特点,最终选用了桩+角撑+对撑+南侧挖通放坡+大间距立柱的桩撑支护结构,节省了工程造价和工期。地下室换撑采用了不常用的换撑梁换撑,利于地下室外墙防水施工和预留空间回填,也节约了工期。实施和监测结果表明,整个施工过程达到了安全可控的目标,较好的保护了工程环境,为以后的类似工程设计提供了参考。

钢筋混凝土圆环支撑系统在深基坑设计与施工中的应用

由于城市发展不断往地下空间延伸,周边环境复杂、临坑建筑密集、开挖深度大的基坑越来越多。钢筋混凝土圆环支撑由于结构受力合理、位移变形较小、方便土方开挖等优点,在城市特大深基坑支护工程中应用日益广泛。结合笔者多年基坑支护设计与施工的工程实际经验,本文分析了钢筋混凝土圆环支撑在设计和施工过程中应注意的问题,如支撑刚度、角部支撑布置、支撑立柱计算、支撑结构裂缝处理和支撑结构静爆拆除等;探讨了实际钢筋混凝土圆环支撑基坑案例中位移计算结果与监测数据存在一定差别的原因。希望文中的经验总结能给基坑工作者在深基坑内撑支护结构设计与施工提供一定的参考价值。

圆管混凝土T型焊接节点热点应力试验研究

作为疲劳评估的基础性工作,试验研究了由圆钢管支管与圆钢管混凝土主管组成的焊接桁架T型节点(CFCHS)在支管轴向拉力、压力和平面弯矩作用下的热点应力分布及应力集中系数(SCF)特性.讨论了CFCHS节点的热点应力测试方法和试验结果,并与支管和主管均为圆钢管的T型焊接节点(CHS)进行比较,考察两种节点的性能差异.研究表明:CFCHS节点的热点应力,对主管可采用线性外推方法,对支管需采用二次外推方法;相比CHS节点,CFCHS节点的热点应力分布趋于均匀,SCF显著减小;CFCHS节点支管轴向受拉比受压不利,SCF增大;CFCHS节点几何参数β,τ,γ对主管SCF的影响效应与CHS节点基本一致,但是对支管SCF的影响效应与CHS节点有些差异;混凝土的作用主要是改善CFCHS节点刚度,从而降低SCF,并预期可提高疲劳强度,但混凝土自身强度等级的高低没有显著影响节点的SCF.

基于不排水强度的黏土基坑抗隆起稳定计算方法

目前的基坑抗隆起稳定计算方法多是直接采用固结不排水强度指标进行计算,这种方法对于软黏土地层的计算在理论上是不合理的,且传统的圆弧滑动法未考虑最下道支撑以上土体强度的发挥。针对上述问题,通过将固结不排水强度指标转换成不排水抗剪强度,考虑最下道支撑以上土体强度的发挥,对传统圆弧滑动法进行了改进,并进一步提出了基于不排水强度的圆弧机构上限分析方法。工程算例分析表明,传统圆弧滑动法得到的安全系数普遍偏高,而所提出上限分析方法计算得到的结果则更为合理。

腹杆内灌混凝土十字形圆钢管节点平面内抗弯性能试验研究

对腹杆内灌混凝土十字形圆钢管节点在腹杆平面内弯矩作用下的极限承载性能进行了单调加载的试验研究。实施了6个不同截面几何参数的腹杆内灌混凝土十字形圆钢管节点平面内抗弯极限承载力试验。本文介绍了节点试验方案,描述了节点平面内弯曲破坏现象,给出了荷载—腹杆端位移曲线、弯矩—弦杆局部变形曲线、弯矩—转角曲线以及节点区域应变强度分布曲线,并将腹杆与弦杆外径比β、弦杆径厚比γ和腹杆与弦杆壁厚比τ对节点平面内抗弯极限承载力和抗弯刚度的影响进行了讨论。试验研究结果表明:γ和τ值最大的试件平面内抗弯刚度模式接近刚域模式,其余试件接近非刚域模式;在一定参数条件下,腹杆内灌混凝土的节点试件平面内抗弯承载力、初始抗弯刚度都随着β值的增大和γ值的减小而提高,提高的程度与β、γ具体大小有关,而τ值对抗弯承载力和抗弯刚度的影响不大;各试件在最大弯矩作用下,除τ值较大节点试件的腹杆上所有测点都保持弹性外,其余试件腹杆上测点则部分进入塑性;所有试件的弦杆测点均进入塑性;若实际工程中取欧洲规范弯矩计算值与腹杆全截面塑性弯矩计算值中的最小者计算节点抗弯承载力,则τ值较小节点试件的平面内抗弯极限承载力与理论弯矩相当,而τ值较大节点试件的平面内抗弯极限承载力低于理论弯矩,偏于危险,需要进行深入的弹塑性理论分析。

福州新都会花园广场深基坑工程

福州新都会花园广场基坑开挖和支护结构的设计与施工始于1992年。基坑平面面积7000 m2,开挖深度10.7 m。支护结构采用内支撑柱列式排桩,内支撑采用现浇钢筋混凝土梁。基坑开挖在土体水平位移监测的指导下进行,分东西两部分进行。本基坑工程进展顺利,未发生任何意外,对周围建筑物的影响较小。

土钉支护设计计算程序开发及应用

综合考虑土钉侧压力、土钉设计内力、土钉抗拔力及土钉墙稳定性等多方面因素,基于VB2005开发了土钉支护设计计算程序。对于土钉墙稳定性计算,分别评判原始边坡稳定性及支护后边坡稳定性,土钉抗拔力分布与所分土条数无关,考虑钉土相互作用后,最危险圆弧滑动面将有所变化,程序实现了支护后最危险圆弧滑动面的动态搜索。工程应用表明:程序涵盖了全面的土钉支护设计计算内容,计算完成的同时即可绘制图形,形象直观,操作简便,可应用于基坑和边坡工程。

圆形地下连续墙支护深基坑结构受力特点及对比分析

结合外径73m、壁厚1.5m、深61.5m、开挖深度45.5m的圆形地下连续墙支护基坑工程实例,介绍了圆形基坑支护结构的受力特点,对比分析了影响结构受力的诸因素及其敏感程度。所得结论为此类型基坑支护结构设计和施工提供了理论依据和实践参考。

平面K型主方支圆钢管搭接节点承载力参数分析

采用ANSYS非线性有限元法,对主方支圆K型搭接节点的搭接率Ov、支主管径宽比β、支主管厚度比τ、主管宽厚比γ及支主管夹角θ等几何参数关于此类节点极限承载力的影响进行数值分析,得到Ov-P、β-P、τ-P、γ-P、θ-P的关系图.研究表明,不论是贯通支管受拉还是受压,各参数与承载力的关系在隐藏焊缝焊接与不焊接情况下总体变化趋势是一致的;隐藏焊缝焊接节点的承载力高出隐藏焊缝不焊接的节点10%左右;随着参数Ov、β、τ的增加,节点的极限承载力呈线性增加;随着参数θ的增加,节点的极限承载力呈下降趋势;各参数中,搭接率是影响隐藏焊缝焊接与否的关键参数.

坑底软土夹层较薄基坑以最下层支点为轴心的滑动隆起研究

2012版《建筑基坑支护技术规程》对于锚拉式、内支撑式支挡结构,新增了当坑底以下为软土时,尚应以最下层支点为轴心的圆弧滑动模式验算基坑抗隆起稳定性的规定,并给出了解析解计算公式,该公式对基坑设计嵌固深度影响很大,大大增加了基坑支护造价。对坑底存在软土夹层基坑进行了有限元分析,得出了标准荷载作用下基坑位移变形云图、极限状态下基坑破坏机理的总位移增量云图。结果表明:软土夹层厚度较小的基坑,以最下层支点为轴心的圆弧滑动模式验算增加的嵌固深度,对于基坑位移影响较小、对破坏机理有一定程度的影响,只要有限元稳定安全系数满足规范要求,可以不进行以最下层支点为轴心的滑动模式验算。

双圆环内支撑在深厚软土深基坑工程中的应用

结合深基坑支护工程实例,提出了一种新的分级联合支护方法,即对基坑上部边坡采用放坡卸载后喷锚支护,对下部则采用钻孔灌注桩加单层双圆环内支撑结构,监测结果表明,这种支护形式受力明确、结构稳定可靠、基坑变形小、施工方便且造价低。

钢管中心支撑滞回性能的数值模拟

在中心支撑钢框架结构体系中,支撑作为主要的抗侧力构件,其滞回性能直接影响结构的整体抗震性能。本文对单向铰接约束的圆钢管截面和椭圆钢管截面支撑构件进行了循环加载有限元模拟,研究了长细比、径厚比、截面形式等参数对滞回性能的影响。分析结果表明:长细比显著影响钢管支撑构件的承载能力,径厚比显著影响支撑的耗能能力,绕强轴弯曲的椭圆钢管支撑具有更好的耗能能力。

深基坑圆环内支撑的设计与施工实例

圆环内支撑是深基坑工程中常用的支撑布置型式,具有无支撑区域面积大、有利于土方开挖及地下结构施工、易于避让主体结构竖向构件施工等诸多优点。结合工程实例,详细阐述了圆环内撑式支护技术在深基坑工程中的设计及施工技术。

管结构主方支圆K型搭接节点滞回性能参数分析

为揭示主方支圆K型搭接节点隐藏焊缝焊与不焊对节点滞回性能的影响,按照参数θ,β,τ,Ov的变化,设计了12种节点试件,采用ANSYS非线性有限元法,对该类节点进行了数值模拟,得到了各参数试件的滞回曲线、骨架曲线和延性性能等抗震性能指标.研究结果表明:参数θ,β,τ,Ov的变化对节点承载力的影响不是十分显著,YN节点的滞回及延性性能均优越于YH节点;随着θ,τ,Ov的增加,YN节点的滞回性能均有增加,随着β的增大,YN与YH节点的滞回耗能基本没变;不论是隐藏焊缝焊接与否,τ试件的能量耗散能力基本一致,参数θ,β,Ov对节点能量耗散影响明显,YN节点的能量耗散能力比YH节点优越.

考虑二次受力影响的CFRP加固轴压圆管柱有限元分析

用有限元分析软件ANSYS建立有效的"壳—弹簧—壳"的模型,分别模拟5根相同截面、相同长细比、沿柱纵向粘贴不同层数CFRP布的圆管长柱,建立的有限元模型与试验结果进行对比验证了有限元模型的有效性。分析二次受力时的加固后极限承载力,并得出考虑二次受力作用下CFRP加固的空心圆管细长柱的轴压性能与不考虑二次受力时的差异,并据此提出相应的加固施工建议。

平面内弯矩作用下主圆支方K型节点的应力集中系数研究

文中采用有限元与试验方法系统地分析了主圆支方K型管节点在平面内弯矩作用下的应力集中系数。使用ABAQUS软件进行了125组在平面内弯矩作用下节点的数值模拟,得到了K型管节点在平面内弯矩作用下焊缝区域的应力集中系数,并且对主管和支管的应力集中系数进行了系统研究,分析了节点几何参数对主管和支管的应力集中系数的影响。结果表明,β(支管与主管直径比值)和2γ(主管直径与壁厚比值)值对节点的应力集中系数影响较大,而τ(支管与主管壁厚比值)对主管和支管的应力集中系数影响较小。主管的应力集中系数值主要出现在鞍点的附近,而支管的应力集中系数值出现的位置主要由β、2γ和τ等几何参数来决定。根据有限元模型的分析结果,通过曲线拟合提出了计算平面内弯矩作用下主圆支方K型管节点应力集中系数的参数方程,并对该方程的准确性进行了评价。最后,通过节点平面内弯曲试验再次验证了本文提出的应力集中系数公式的可靠性和安全性。