Experimental research on mechanical properties of prestressed truss concrete composite beam encased with circular steel tube

Tests of 4 simply supported unbonded prestressed truss concrete composite beams encased with circular steel tube were carried out. It is found that the ratio of the stress increment of the unbonded tendon to that of the tensile steel tube is 0.252 during the using stage,and the average crack space of beams depends on the ratio of the sum of the bottom chord steel tube's outside diameter and the secondary bottom chord steel tube's section area to the effective tensile concrete area. The coefficient of uneven crack distribution is 1.68 and the formula for the calculation of crack width is established. Test results indicate that the ultimate stress increment of unbonded tendon in the beams decreases in linearity with the increase of the composite reinforcement index β0. The pure bending region of beams accords with the plane section assumption from loading to failure. The calculation formula of ultimate stress increment of the unbonded tendon and the method to calculate the bearing capacity of normal section of beams have been presented. Besides,the method to calculate the stiffness of this sort of beams is brought forward as well.

预应力倒三角管桁架钢屋盖滑移施工技术

广交会展馆四期展馆扩建工程地处城市核心区,环境复杂,铁、隧、馆多重结构交互。工程体量大,结构复杂,施工难度大,总工期仅644d,在同类工程中工期最短,工期履约压力大。其中展厅屋盖钢结构为预应力倒三角管桁架结构,钢构体量大。针对此屋盖钢结构特点、难点,从缩短工期、高效建造方面开展研究,创新提出超长大跨度钢桁架分段等节奏滑移施工技术,即展馆两侧附属混凝土结构先行施工,提供滑移支撑体系,屋盖钢结构滑移与展厅下部2层主体混凝土结构同步施工,实现了展厅屋盖钢结构提前插入安装,各专业平面、立面穿插施工,缩短了关键线路工期;研发了基于装配式、自稳定高空平台的大跨度钢桁架拼装技术,实现超长大跨度重型钢桁架分单元快速拼装;针对主体结构作为滑移支撑体系两侧异标高的特点,设计双向滑移轨道,并研制滚针式滑靴及动力系统,确保滑移安全稳定;应用倒三角预应力钢绞线快速穿束和张拉技术,解决了超长预应力筋穿束张拉与高空滑移技术难题;液压同步控制系统与智能施工监测确保了大跨超重钢桁架屋盖滑移的应力、应变可控,按方案模拟过程平稳进行。

某带空腹桁架的科研楼结构设计

该结构采用框架-剪力墙结构体系,该项目存在竖向抗侧力构件不连续、楼板局部不连续、扭转不规则特点。针对项目扭转不规则,设置了屈曲约束支撑,取得了较好的抗扭转效果。针对竖向抗侧力构件不连续,同时为实现通高大堂,在4层设置了空腹桁架;基于“强化转换层及其下部,相对弱化转换层上部”的设计思想,定量给出了空腹桁架控制指标和内力调整措施。空腹桁架下弦杆采用了预应力型钢混凝土梁的设计,给出了该梁的抗弯、抗剪计算公式。

广交会展馆四期扩建工程展厅钢结构屋盖设计

广交会展馆四期扩建工程项目展厅的钢结构屋盖由珠江散步道、标准展厅和卡车通道组成。为了满足业主对标准展厅跨度及净高的功能要求,对5种钢结构屋盖的结构体系进行比选,最终采用了下弦设置穿心式预应力钢绞线的倒三角形立体桁架的结构体系。对所采用的结构体系的基本设计信息进行介绍,并对其进行了荷载分析、施工模拟分析及屋盖抗连续倒塌分析。结果表明所采用的结构方案在满足业主需求的情况下是安全可靠且经济合理的,各项指标均满足规范要求。

钟祥市文化综合体项目科技馆结构设计

钟祥市文化综合体项目由四个场馆组成,其中科技馆的建筑设计以高大空间为主,结构具有大跨度、大悬挑的特点。科技馆屋面四周的大跨外挑区域采用钢框架+钢桁架+预应力拉索组成的钢结构悬挂体系;屋面为带有预应力拉索的双向平面钢桁架,通过桁架端部的高强钢拉杆来传递下方悬挂区的荷载。针对悬挂体系的强度及稳定性进行了屈曲分析,对悬挂体系防连续倒塌能力、复杂节点分别进行了防倒塌专项分析、节点有限元分析。结果表明:该工程设计安全、经济、合理。

预应力混凝土钢管桁架叠合板生产工艺及质量管控

预应力混凝土钢管桁架叠合板作为一种预制板,近年来广泛应用于实际工程项目,但因其为预应力板,且板较薄,对生产工艺的质量要求极为严格,通过介绍该板的生产流程、各个生产环节质量管控措施,对预应力混凝土钢管桁架叠合板的生产及质量管控有一定的借鉴和参考意义。

预应力加载方式对系杆拱桥的受力影响分析

为研究预应力加载方式对钢桁架系杆拱桥的受力影响,本文以某大跨度钢桁架系杆拱桥为工程背景,采用midas civil有限元软件建立三维空间数值模型,提出只设置系杆预压力、只设置混凝土桥面板预应力钢束以及既不设置系杆预压力也不设置混凝土桥面板预应力钢束三种预应力加载方式,分析在不同预应力加载方式各工况下边拱和中拱的上拱肋和边、中系梁的应力情况。结果表明:在恒荷载工况、整体温度以及支座沉降工况下仅设置系杆的方案对钢桁架拱桥各构件的受力最为有利,但在汽车荷载作用下设置预应力钢束反而能够减小各构件的应力极值,且最大减小幅度达到了29.2%,因此在钢桁架拱桥设计过程中需充分考虑汽车荷载对结构受力性能的影响程度。

大跨度预应力张弦拱桁架结构干煤棚钢结构深化设计

随着近几年国家环保力度的加大,亟需建造更大跨度的干煤棚来满足电厂原煤的存储和作业空间,为大跨度预应力钢结构干煤棚的发展带来机遇。预应力的引入,虽然增大了结构的跨越能力、整体刚度和承载能力,但同时也使得干煤棚的设计和建造相对复杂。本文以某预应力张弦拱桁架干煤棚项目为背景,分析了该项目钢结构深化设计重难点,对其深化设计流程和典型节点的深化设计做了重点介绍,并阐述了深化设计过程中的注意事项;通过对主次桁架连接节点进行优化设计,降低现场施工难度,保证现场施工进度和安装质量;采用ABAQUS软件对主桁架支座和索端锚固节点进行有限元分析,结果表明,节点设计满足结构受力要求。

预应力混凝土钢管桁架叠合板施工阶段性能分析研究

通过对3m跨、6m跨1.2m板宽预应力混凝土(平板)叠合板、预应力带肋混凝土叠合板、钢筋桁架叠合板、预应力混凝土钢管桁架叠合板的对比,发现无论大小跨度,预应力混凝土钢管桁架叠合板的应用均占据显著优势。底板中施加预应力和钢管桁架的设置使预应力混凝土钢管桁架叠合板在施工阶段具有较大抗弯刚度。将底板厚度、桁架高度作为参数计算对比各种叠合板施工阶段抗弯刚度。对预应力混凝土钢管桁架叠合板,探讨钢管直径、壁厚对底板抗弯刚度、钢管长细比的影响。得出结论:预应力混凝土钢管桁架叠合板无论钢管是否灌浆在施工阶段都有较大优势,是否灌浆可根据抗弯刚度需求及施工水平确定。

大跨长联钢-混组合梁桥面板预制胶拼施工技术

孟加拉国帕德玛大桥主桥上部结构为6×(6×150) m+1×(5×150) m七联大跨度连续钢-混组合梁。公路桥面设有平曲线,桥面板底部设横肋、板内设纵向预应力钢绞线,桥面板剪力钉(环)槽口边缘与钢梁剪力钉(环)间距小,槽口内纵、横钢筋多且与剪力钉(环)间距小,混凝土桥面板的预制、安装精度和质量控制要求高。桥面板分块整幅在预制场匹配预制,桥上通过胶拼连接,然后分区段进行永久预应力筋张拉、孔道压浆、剪力钉(环)槽口混凝土灌注,将混凝土桥面板与连续钢桁梁组合。混凝土桥面板采用长短线结合匹配预制技术,节省了模板和场地投入,保证了预制精度和预制速度;采用架板机拼装、胶拼连接、分区段张拉永久预应力筋、钢梁上铺设滑动层减少预应力张拉损失、灌注剪力钉(环)槽口混凝土进行组合等安装技术,完成了大跨长联钢桁梁桥公路桥面板的安装施工。

金华市体育中心“一场两馆”结构设计

金华市体育中心包括体育场、体育馆和游泳馆,设计以兼做建筑外立面造型的V形混凝土柱为主要竖向承重构件,主体结构采用钢筋混凝土框架结构,体育馆和游泳馆大跨屋盖采用双曲面双层钢网壳,体育场月牙形罩棚采用双层钢网壳+封边管桁架拱的形式。分别对体育馆环形超长混凝土结构和体育场扇形超长混凝土结构进行温度应力分析,根据应力分布规律和大小,对体育馆采用外廊设缝,对体育场看台采用径向设置诱导槽+环向框架梁设置无粘结预应力钢筋等综合措施,以有效降低混凝土收缩应力的不利影响。对大跨钢屋盖结构进行了承载力、变形、稳定性分析和管桁架节点有限元分析,采用主管局部加套管的方法改善相贯节点处的受力性能,实现了经济合理的设计目标。

上海某中学教学楼装配式建筑设计

为满足上海市地方政策对装配式建筑的相关要求,符合学校类建筑的标准规定,某中学新建教学楼的设计提供了一种典型的、合理的、针对性强的装配式建筑设计策略。工程中采用的预制构件包括预应力空心叠合楼板、钢筋桁架楼承板、预制叠合梁、整体式预制外墙、钢结构桁架、预制楼梯等构件,单体建筑装配率不小于40%。主要承担竖向及水平作用的框架柱和剪力墙均采用现浇形式,有利于保证结构的整体性和抗震性能。

预应力混凝土钢管桁架叠合板施工关键技术研究

预应力钢管桁架混凝土叠合板作为一种新型的叠合板,结合了钢筋桁架混凝土叠合板与预应力混凝土叠合板的优点,有效避免了传统叠合楼板开裂、反拱和成本偏高等问题。为了解决装配式叠合板在实际工程应用中的技术及管理问题,本文通过其在山西建筑产业现代化(晋中)园区一期项目中的应用,通过其在装配式钢框架结构施工应用中的重难点及关键技术,对叠合楼板的吊装困难、支撑体系复杂及梁板连接薄弱等问题进行了总结分析,以现有理论为基础,提出了解决办法,并在实践中应用,验证了其可行性,同时结合BIM技术对施工管理提出了管理办法,为同类工程后续施工提供了一定的技术支持及经验参考。结果显示,此新型叠合板的应用有效地避免了传统叠合板存在的问题,为装配式建筑的发展提供了助力。

预应力混凝土钢管桁架叠合底板受力性能研究

为研究预应力混凝土钢管桁架叠合底板受力性能及各个结构要素对预应力混凝土钢管桁架叠合底板整体受力性能的影响,采用ABAQUS有限元软件建立模型并对数据进行分析,计算得出叠合底板试件的荷载-跨中挠度曲线关系,并将有限元计算的数据与既有试验数据进行了对比.发现有限元软件计算模拟的荷载-跨中挠度曲线关系变化与试验测得数据基本一致,在此基础上,研究了钢管直径、钢管壁厚、底板跨度、预应力筋数量、预应力大小、混凝土强度、砂浆强度等因素对预制板承载力的影响.研究结果表明:预应力大小、钢管壁厚、预应力筋数量、灌浆料强度、叠合板跨度对叠合板承载力影响较大,混凝土强度对叠合板承载力影响较小.

某建筑功能复杂的综合体育馆大跨结构设计

成都体育学院综合体育馆项目主体采用现浇混凝土框架结构体系,屋盖大跨度钢结构采用张弦桁架,存在建筑功能复杂、楼板不连续、斜柱、扭转不规则等特点。介绍了项目的结构设计详情,对项目中大跨度钢结构屋盖进行多种结构方案比选,充分考虑建筑外形特点,采用张弦桁架结构实现了建筑结构一体化设计。对大跨度钢结构屋盖进行了线性和非线性稳定分析,结果表明结构稳定性能较好;采用动力方法对大跨度钢屋盖结构进行了防连续性倒塌分析,并对屋盖结构的关键节点进行有限元分析,改善了《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)关于销轴节点局部承压的计算方法。采用大直径缓连接预应力技术保证大跨度混凝土结构的安全,同时采用变截面的次梁设计方法解决了支承主梁的剪扭计算超限的难题。

新型预应力钢桁架支护桩设计及应用研究

预应力钢桁架作为支护桩尚未在深基坑工程中得到应用。通过分析支护桩受力形态得到其优化线路。以新型预应力钢桁架作为支护桩在实际工程中的应用为例,详细介绍了新型桁架桩的规格尺寸、预应力施加方法、内填水泥浆液的施工方法、桩插入施工的过程等;并以预制预应力混凝土工字桩作为参照组,通过对两者的实测的桩顶水平位移、桩顶沉降、深层水平位移及基坑南侧管线及道路沉降等进行对比,验证新型桁架桩的可行性。结果表明:采用新型桁架桩与工字桩时,两种支护结构桩顶沉降及桩顶水平位移差异不大;基坑开挖面以下桁架桩刚度沿深度减小,这会导致桩体深层最大水平位移的位置的显著下移;基坑南侧管线及道路沉降可满足设计要求。

浅谈钢管桁架预应力叠合板的应用

钢管桁架预应力叠合板是一种新型材料,是采用“灌浆钢管桁架”为加劲肋的先张预应力混凝土预制底板,它能够提升质量、提高效率,降低措施费用。

孝感市文化中心复杂超限结构设计

孝感市文化中心平面为椭圆形,且平面尺寸从下至上逐层扩大,是倒悬外挑结构。为解决结构外围设置钢筋混凝土斜柱、各层楼板开大洞、A、B座顶部结构相连等结构设计难题,提出以下加强措施:在与斜柱相交的内侧框架梁内设置预应力钢绞线从而简化力学模型确定楼板配筋;加强混凝土斜柱节点构造;A、B座相连的门厅通高区域柱顶设置混凝土拉梁形成水平桁架;A、B座屋盖采用曲面四角锥网架结构;A、B座之间钢雨棚采用双向交叉布置的管形翼缘钢梁。结果表明,普通钢筋混凝土斜柱方案采取上述措施后用于倒悬外挑结构可达到经济高效、安全可靠的目的;管形翼缘钢梁应用于曲面结构可实现经济美观、受力合理、与建筑造型高度统一的结构,取得良好的综合效益。

大跨度体内钢索预应力桁架结构建造技术研究

本研究旨在介绍大跨度体内钢索预应力桁架结构建造技术,以墨玉县粮食仓储物流中心建设项目(平房仓)折线形混凝土屋架预制及预应力张拉工程为例进行讨论。该工程包括24榀跨度为30m的折线梁和24榀单体重量为15.62t的屋架,采用预应力混凝土折线形屋架。本研究从施工场地准备、施工用电、其他料场和加工厂布置等方面介绍了施工过程的控制技术。其中,场地需平整压实并进行磨光处理,施工用电需使用穿钢制保护套管并设置警示标志,所有材料进场存放需离地垫高。研究结果表明,合理的施工过程控制技术可保证大跨度体内钢索预应力拱形桁架结构的建造质量和安全性。

绥芬河青云市场套(扩)建工程结构设计与施工措施研究

结合绥芬河青云市场套(扩)建改造工程实践,提出了在施工阶段只在原房屋结构顶侧实现新增套(扩)建框架与原房屋框架的类链杆连接,待新增套(扩)建结构沉降充分后,再实现新旧结构在各层的链杆连接的设计思路。通过在原结构顶与外套框架柱间设置混凝土垫块,并在二外套框架柱间布置并张拉预应力筋,来实现施工阶段外套框架柱与原结构顶的类链杆连接。在新增结构施工完成后,将原结构顶上皮标高处二外套框架柱中预埋钢筋焊接连通,并浇筑一定厚度混凝土,来实现在原结构顶标高处新旧结构间的永久性可靠连接。将原框架节点的后植钢筋与外套框架柱的预埋钢筋焊接连接,来实现新旧结构在各层的链杆连接。为确保施工过程中原房屋的正常使用,提出了用挂模钢桁架来承托内置钢桁架-混凝土组合框架梁施工阶段荷载,用挂模钢箱来承托内置钢箱-混凝土组合次梁施工阶段荷载,用垂直于次梁内置钢箱焊接的型钢主楞来承托楼板荷载的施工阶段自承重混凝土楼盖设计与施工方法。