河北宁晋体育馆结构设计及拱脚节点试验研究

河北宁晋体育馆屋盖结构造型复杂,采用钢结构拱桁架结构形式,运用MIDAS Gen软件对钢结构屋盖进行了整体稳定分析和多遇地震下的整体弹性计算,分析结果表明钢结构拱桁架方案可行且安全。因钢结构拱跨度大、拱脚节点受力复杂,为验证节点设计的合理性和安全性,选取了4个典型节点进行了足尺节点受压试验。试验结果表明:节点设计能承受上部结构荷载并留有适当的安全储备。

基于桁-拱叠加模型的体外预应力混凝土梁抗剪承载力计算方法

通过剪力传递途径分析和结构拓扑优化,揭示了桁架-拱模型可以反映体外预应力混凝土梁主要受剪承载机理。通过桁架模型和拱模型的叠加,建立了体外预应力混凝土梁的抗剪承载力简化计算方法。公式形式简单,能够反映结构的受力机理,包含了梁的几何尺寸、剪跨比、配箍率、轴向预应力、混凝土强度、荷载形式等影响因素。公式可以统一考虑无腹筋梁和有腹筋梁,不同的剪跨比,以及体内体外混合配束的情况。应用本文方法与国内外已有试验进行对比,表明计算值与试验结果吻合良好且偏于安全。最后,通过参数分析得出了主要因素对抗剪承载力的影响规律。

钢骨混凝土桥墩斜截面抗剪承载力计算研究

通过钢骨混凝土桥墩在侧向集中力作用下的静力抗剪试验,研究了钢骨混凝土桥墩的斜截面抗剪承载力的影响因素,分别用叠加法和考虑抗剪刚度影响的桁架拱模型提出了2种钢骨混凝土桥墩的斜截面抗剪承载力计算公式,与试验结果吻合较好。

桁架-拱模型用于钢筋混凝土梁的受剪承载力计算分析

依据桁架拱模型理论分析了钢筋混凝土梁的受剪机理并给出了受剪承载力公式,该公式考虑了混凝土的软化效应、拱体作用等因素对钢筋混凝土梁的受剪承载力影响,并结合试验数据对公式中系数进行了修正。当结构材料与原建立规范计算公式时的材料性能差异较大时,规范公式不再适用。而经计算,采用桁架拱理论公式的计算结果与试验结果比值的均值更接近于1,标准偏差和变异系数均较规范公式计算结果小,与试验结果吻合较好。采用美国规范ACI 318-08中构件受剪承载力公式对所收集试验数据进行计算,计算结果表明,美国规范较中国规范保守。研究结果表明:桁架拱理论公式可以用于钢筋混凝土梁的受剪承载力计算。

洞桩法地铁车站施工力学行为及其修正荷载-结构模型研究

受周边既有建筑物的影响,对地下车站施工的要求较高。洞桩法因其施工安全可靠、对周围环境影响较小等优点,在复杂建(构)筑物环境中得到了广泛的应用。然而,洞桩法施工力学行为复杂,采用常规荷载-结构模型进行洞桩法地铁车站结构设计时,其内力分析结果与实际内力具有一定的差异,由此可能导致结构设计不合理。文章依托北京地铁某洞桩法车站工程,开展了洞桩法施工力学行为模型试验研究与数值模拟分析,揭示了洞桩法地铁车站施工过程中中柱、边桩以及顶拱等位置的内力变化特点,基于荷载-结构模型,提出了洞桩法地铁车站力学分析的修正荷载模式及其对应的荷载-结构模型。

特大跨径钢桁拱桥施工过程模型试验

为探讨重庆朝天门长江大桥主桥施工过程中的力学行为,提高施工安全性,对该桥主桥施工全过程进行了1∶40的缩尺模型试验,研究了主桥的施工工艺,量测并分析了各控制工况下主桥各关键杆件的应力.对模型桥模拟施工全过程进行计算机仿真,并将仿真结果与模型测试值进行了比较.结果表明:模型试验可以较好地模拟原型桥施工过程中的受力状态;该桥最大拉应力和最大压应力均出现在单排扣索最大悬臂工况,且未超过规范限值;刚柔系杆分级转换比一次转换更为平稳可行.

高延性混凝土加固钢筋混凝土柱抗剪承载力计算

设计了8个RC柱,采用高延性混凝土(HDC)和灌浆料进行加固,通过低周反复荷载试验,主要研究其破坏形态、加固层作用机理及抗剪承载力计算方法。试验结果表明:HDC加固层可对核心区混凝土形成良好的约束作用,破坏形态由脆性破坏向延性破坏转变,试件承载力和变形能力都得到显著提高;对HDC加固柱的加固层作用机理进行了分析;基于桁架-拱模型对试件受力进行了分析,推导出加固柱的抗剪承载力计算方法,计算结果与试验值吻合较好。

基于桁架-拱模型的钢筋混凝土短柱抗剪承载力尺寸效应分析

为了研究钢筋混凝土柱抗剪承载力尺寸效应,对6个不同截面尺寸的钢筋混凝土短柱进行单调和低周反复加载试验.试验结果表明:钢筋混凝土柱抗剪承载力的安全储备系数随截面尺寸的增大而降低.采用桁架-拱模型理论,分析了钢筋混凝土短柱的受剪机理,认为抗剪承载力的尺寸效应是由混凝土引起的,提出了考虑截面尺寸影响系数的钢筋混凝土柱抗剪承载力实用计算公式,研究表明:采用考虑截面尺寸效应的抗剪承载力计算式得到的大小构件安全储备系数趋于一致.

锈蚀预应力混凝土梁承载力及破坏模式研究

随着服役时间增长,侵蚀环境下预应力混凝土梁因受力筋发生锈蚀而造成其延性与承载力降低,严重影响结构的安全使用。为分析侵蚀环境下预应力混凝土梁的承载性能,以集中荷载作用下锈蚀预应力混凝土梁为研究对象,分析混凝土梁锈蚀后各材料性能的劣化与预应力对其承载能力的影响,基于桁架-拱模型给出了桁架作用与拱作用的荷载分配系数,建立了预应力混凝土梁承载力计算模型及破坏模式判别方法,并通过76根预应力混凝土梁的试验数据对建议模型进行验证。研究结果表明:预应力混凝土梁承载力试验值与计算值之比的平均值为1.116,方差为0.033,吻合较好;基于建议分析模型对预应力混凝土梁破坏模式的预测判别与试验梁破坏模式符合程度较高,且该模型能反映预应力混凝土梁随着锈蚀程度增大其破坏模式发生演变这一特征。该文建议的理论模型可用于锈蚀预应力混凝土梁的承载力计算与破坏模式预测分析。

基于EfI法的桥梁模态测试中传感器优化布置

为确定大跨刚性桁架柔性拱桥传感器的最优布置位置,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,分析其动力性能,以模态向量矩阵和有效独立法为准则,在MATLAB环境下开发了三维加速度传感器优化布置工具箱,用于刚性桁架柔性拱桥的传感器优化布置,同时,对桥梁结构模型进行模态试验验证传感器布置方案的合理性。研究结果表明,所选传感器位置能够较好地拟合出桥梁振型,基于EfI的传感器优化布置工具箱对大跨刚性桁架柔性拱桥传感器布置是行之有效的。

高延性混凝土加固钢筋混凝土梁受剪性能试验研究及承载力计算

为研究高延性混凝土(HDC)加固钢筋混凝土梁的受剪性能,该文对7根HDC加固梁及4根未加固梁进行静力试验,研究剪跨比、配箍率、加固层厚度和加固层附加箍筋对钢筋混凝土梁破坏形态、荷载-挠度曲线、受剪承载力以及裂缝的影响。结果表明:采用HDC面层对钢筋混凝土梁进行受剪加固,可以显著提高梁的受剪承载力;HDC面层可以代替部分箍筋的受剪作用,改善钢筋混凝土梁的剪切破坏形态;加固试件在达到极限位移之后,试件的完整性较好,剩余承载力较高。基于试验结果,利用桁架-拱模型,提出了HDC加固钢筋混凝土梁的受剪承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。

钢纤维混凝土桩基厚承台承载力计算方法分析

根据承台试验和三维非线性有限元计算结果 ,提出了适宜进行厚桩基承台传力机理分析的计算模型。并结合文献 [1]公式 ,按该模型的传力方式提出了钢纤维混凝土桩基厚承台承载力的简化计算方法。

基于BIM的大跨度钢桁架桥数字建造技术

大瑞铁路怒江四线特大桥主桥为490m跨上承式提篮拱,拱圈采用4片钢桁架结构。主桥采用移动缆索吊机施工,高空作业多、体量大、对接精度高。项目利用BIM技术对主桥进行全方位、全过程虚拟建造,模拟并优化全部构件吊装顺序、组合、姿态、路径,综合应用多项新技术指导施工,实现建造过程安全、高质量、智慧化,最后总结基于BIM的钢桁架桥组合式数字化拼装技术。

钢管高强混凝土叠合构件受剪承载能力试验研究

结合3个普通钢筋混凝土构件和11个钢管高强混凝土叠合构件的单调加载静力试验,对钢管高强混凝土叠合构件的破坏形态、破坏机理和受剪承载能力开展研究。通过分析破坏特征与荷载-跨中挠度曲线,重点对钢管尺寸、剪跨比和是否焊接栓钉对叠合构件受剪承载力的影响进行分析。试验研究结果表明:试件发生剪切斜压和剪压两种破坏模式;试件的受剪承载力随钢管尺寸的增加而提高;随剪跨比的增大而降低;焊接栓钉可提高试件的承载能力,但作用有限。依据现有规范并结合试验结果,基于桁架-斜压场模型提出了钢管高强混凝土叠合构件的受剪承载力计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好。

用倒拆修正法计算拱桥施工扣索索力与预抬量

以在建的大宁河大桥为工程背景,开展拱肋吊装过程扣索索力和预抬量的优化分析。提出了引入索力罚系数的修正倒拆法,推导了罚系数的计算公式,利用ANSYS建立了相应的倒拆分析模型。计算结果表明,该方法具有计算精度高的优点,与实测结果吻合良好。

厦深铁路榕江特大桥连续钢桁梁柔性拱组合桥成桥静、动载试验及结构性能研究

厦深铁路榕江特大桥(110+2×220+110)m连续钢桁梁柔性拱桥系同类结构中最大跨度结构,介绍理论分析和成桥桥静、动载试验方法,进而以构件应力、结构变位和刚度、结构的自振频率、振型、阻尼比、动力系数、振幅动态参数为主要对象,对结构的性能进行评价,研究结果表明:该结构符合规范和使用要求。结合试验结果中横向基频高于理论值和大吨位支座在活载作用下水平变位基本为0的现象,对正交异性整体钢桥面的有限元模型模拟精度、活动支座模型模拟等进行了深层次探讨,提出理论模型建立中避免弱化桥面板刚度和应重视支座实际变位情况的具体建议,对同类结构具有参考价值。

飞云江五桥施工阶段桥面系局部计算分析

以浙江瑞安市飞云江五桥为背景,根据圣维南原理,比较不同长度梁段的计算结果,选定4个梁段进行计算分析,采用大型有限元软件MIDAS FEA建立飞云江五桥4个梁段板单元模型,模型包含桥面板及其加劲肋、纵梁、横梁、横肋、吊杆及系杆等构件,进行施工阶段桥面吊机荷载作用下的受力计算,得出结构的位移和详细应力分布情况及稳定模态,以指导结构设计和施工安全。

型钢混凝土空腹叠合梁受剪承载力试验研究

为更加深入研究型钢混凝土叠合梁的受剪机理,提出更为优化的截面形式,该文完成了10个足尺型钢混凝土叠合梁在单调集中荷载作用下的静力试验研究。通过考察剪跨比、截面形式(空腹和实腹)等参数对受剪性能的影响,着重研究了足尺型钢混凝土空腹叠合梁的受剪性能。结合试验结果对各试件的裂缝形态、破坏特征、承载能力、变形等性能进行了分析研究。采用桁架-拱模型并基于变形协调条件将桁架、拱和型钢三者对受剪承载力的作用相结合,建立了适用于型钢混凝土叠合梁的受剪承载力计算方法。结果表明:型钢混凝土空腹叠合梁与实腹叠合梁具有相似的受剪性能和破坏形态,承载力随剪跨比的增大而减小,试件整体性良好;采用JGJ 2016和YB 9082-2006计算的受剪承载力离散型偏大,该文建立的修正桁架-拱模型计算值与试验结果吻合较好。

钢管混凝土组合柱受剪承载力分析模型

为分析钢管混凝土组合柱构件受剪承载力,通过组合柱受剪试验研究,探讨采用桁架-斜压场理论计算受剪承载力的适用性,并与中国规范T/CECS 188、美国规范AISC、欧洲规范EC4进行对比分析。其中,修正桁架-斜压场模型是基于管内外混凝土不同约束条件,以钢管为界划分构件截面区域,且考虑了轴压力作用下,钢管约束对管内混凝土强度的影响。研究表明:修正桁架-斜压场理论分析方法的计算结果与36组试验数据吻合度高,不仅能够较好反映组合柱构件的受剪机理,且模型计算敏感性受剪跨比、体积配箍率、混凝土强度、轴压比、套箍指标和钢管径厚比等变化参数的影响不大,绝大部分试件的计算值与试验值比值介于0.85~1.15。采用中国规范T/CECS 188的计算值普遍低于试验值,未能准确预估构件的实际承载力;采用美国规范AISC、欧洲规范EC4的计算值的离散性较大。

钢筋混凝土深梁、短梁和浅梁的受剪承载力分析及设计建议

密切配合我国混凝土结构设计规范修订的需要，较详细地分析了钢筋混凝土深梁、短梁和浅梁受剪破坏特点及影响受剪承载力的主要因素。在桁架—拱受力模型分析的基础上利用我国剪切专题组和国外学者试验数据并结合高强混凝土发展的需要，给出了用混凝土抗拉强度ｆｔ表示的钢筋混凝土深梁、短梁和浅梁受剪承载力计算公式，供规范修订参考。