水平往复荷载作用下钢箱提篮拱弹塑性力学性能研究

目的 探究倾角、矢跨比及宽跨比三个参数对钢箱提篮拱在水平往复荷载作用下力学性能的影响,为钢提篮拱桥抗震设计提供理论基础。方法 通过改变参数,建立54个钢箱提篮拱有限元模型,在水平往复荷载作用下进行滞回分析,研究钢箱提篮拱水平力-位移滞回性能、极限承载力和拱顶横撑内力、变形在不同参数条件下的变化规律。结果 随着拱肋倾斜角度、宽跨比的增加或矢跨比的减小,结构初期刚度、极限承载能力均有较大提高,但横撑内力也随之增加,并会产生局部失稳破坏,影响结构的承载能力。结论 增加拱肋倾斜角度对钢箱提篮拱横向力学性能有较大改善,但在设计时应注意横撑内力增加带来的不利影响。

一种适用于重点设防类高层单跨钢连廊的结构设计

为满足《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)对单跨框架结构应用场合的条文规定和建筑使用功能要求,提出一种适用于重点设防类高层单跨连廊的结构体系:X向为两跨框架+桁架结构,Y向为框架-支撑结构。分别采用静力弹性分析和动力弹塑性分析对本连廊进行计算。结构静力弹性分析结果表明:施工模拟顺序对结构的内力影响较小,连廊在X向本质上是一个单层双跨框架结构。连廊性能化设计结果表明其能达到中震弹性、大震不屈服的性能目标。连廊的非线性屈曲分析和连续倒塌分析结果表明:桁架受压斜腹杆屈曲会引发结构整体失稳;桁架受压斜腹杆、框架角柱和框架边柱失效不会引发结构连续性倒塌。最后对连廊进行罕遇地震和极罕遇地震作用下的动力弹塑性分析,结果表明:结构受力性能良好,构件损伤控制在“中度破坏”以内,能够满足规范大震不倒的设计要求。

超高层大跨超重带状桁架双机抬吊施工

带状桁架具有跨度长、钢板厚、杆件多、体量大的特点,属于巨型结构,施工困难且周期长。带状桁架安装采用单个杆件按步骤吊装时,由于杆件数量多,会产生大量吊次和高空对接接头数量,导致高空焊接临时支撑措施和安装工期的增加,且施工安全和施工质量保障难度加大。当采用带状桁架整体吊装方法时,更有利于保障施工质量和安全,但前提条件是,既要有足够的场地满足桁架拼装,又要有足够的起重设备满足吊装需求。然而,由于桁架整体外形尺寸和重量超大,通常单台起重设备提供的吊重有限,不能满足吊装需求。根据带状桁架的结构特点和连接方式,并结合市中心超高层建筑施工现场狭小的拼装场地条件限制,总结出超高层大跨超重带状桁架双机抬吊施工工艺。

超高层大跨悬挑结构双层钢连桥整体提升分体技术研究

横琴铁建广场项目的大跨度悬挑双层钢连桥设置在近百米高空,存在较多的异形构件,还具有单构件重量大、焊接质量要求高等特点。考虑到该钢结构工程工期紧张、施工难度大、精度控制高等因素,常规吊装法较难满足实际需求。为解决上述问题,本工程研发出一种多周转可移动式钢结构拼装胎架,利用工字钢作为临时连接固定杆件,将两层钢连桥桁架在胎架上进行整体拼装,并采用液压整体提升法对整体桁架进行同步提升,在下层钢连桥桁架到位后对其进行固定并拆除临时连接杆件,继续提升上层钢连桥桁架,实现了双层钢连桥的整体提升分体施工和同步提升异步卸载。经工程实践证明,该施工技术确保了施工质量,提高了施工安全性和节约了工期,可为类似工程的施工提供参考依据。

高层建筑大跨度钢梁悬臂拼装施工研究

三亚国际免税城一期二号地酒店项目有大跨度变截面钢梁,受施工条件的限制,综合考虑后采用悬臂拼装法进行施工。文章通过分析大跨度钢梁悬臂拼的装施工难点,制订了拼装施工方案,并对钢梁吊装吊重进行了分析,提出了相应的质量控制措施,用于指导钢梁吊装及相应措施的现场施工,确保以安全、合理、高效、文明和优质的施工组织开展钢结构工程的施工工作。

复杂地应力环境下隧道底鼓处治技术研究

西南地区某隧道仰拱出现底鼓病害,道床开裂变形严重,底鼓速率快,运营安全隐患高。为安全高效处治运营线路无砟轨道隧道底鼓病害问题,采用现场调查、探孔验证、地质补勘等方式,对既有隧道结构现状、病害成因进行了调查,优选了处置方案。结果表明:(1)通过对病害发育程度、地下水情况、混凝土状态、围岩地应力、结构变形等因素的综合分析,得出复杂地应力环境下缓倾软弱岩层与地下水的相互作用是造成该隧道上拱的主要原因;(2)对隧底注浆加固、隧底微型桩、隧底桩筏结构、道床抗拉锚杆(索)及隧底拆换并加深加强结构等方案进行比选,确定采用增大矢跨比、隧底加深加强的拆换重构方案;(3)在施工过程中加强应急管理,根据沉降观测、应力监测、隧底围岩位移监测等数据分析,及时优化调整设计方案,整治完成后效果良好。研究成果可供后续工程借鉴和参考。

空间索面地锚式悬索桥结构行为研究

为研究空间索面地锚式悬索桥结构行为,以主跨610 m的空间索面地锚式悬索桥——重庆市郊铁路跳磴至江津线跨江轨道专用桥为背景,采用SNAS软件建立大桥有限元模型,分析主缆横向矢跨比、主缆弯扭刚度对结构受力特性的影响以及施工期间空间索面线形变化规律。结果表明:随主缆横向矢跨比增大,结构竖向刚度基本不变,横向刚度提高;主缆弯扭刚度仅对成桥状态近塔处主缆局部线形及少数吊索索力有所影响,对结构整体受力基本无影响;施工期间以空缆状态为基准进行索夹定位和横向预偏角放样时需考虑主缆转动角的影响,而以主缆横向对拉后状态为基准则可不考虑;采用5对拉杆张拉主缆进行横向定位可有效控制主缆横向位置及吊索横向倾角接近成桥状态。

泥岩隧洞仰拱矢跨比对围岩稳定性的影响

针对隧洞(道)工程中广泛存在软岩地层造成支护结构变形甚至破坏的问题,结合印度尼西亚佳蒂格德水电站引水隧洞现场监测的顶板沉降和边墙收缩变形数据,提出底板设置仰拱的支护方案.利用有限元软件MIDAS GTS建立不同仰拱矢跨比和侧压力系数的数值模型,反演佳蒂格德水电站引水隧洞的侧压力系数,并分析两台阶开挖隧洞围岩和初期支护结构的变形和应力规律.研究结果表明:(1)反演的佳蒂格德水电站泥岩段引水隧洞围岩的侧压力系数为1.2;(2)泥岩隧洞的仰拱矢跨比宜为1/10~1/8;(3)拱脚局部有应力集中的现象,必须对拱脚进行加固处理;(4)综合考虑佳蒂格德水电站引水隧洞的施工条件、围岩及支护结构的变形和应力、施工经济性,得出佳蒂格德引水隧洞最优矢跨比为1/10.

沉井式地下车库承载特性数值分析与结构优化

为研究连续拱形组合截面沉井式地下车库的受力特性,采用Ansys软件分别建立拱脚固接和拱脚铰接2种连接方式的不同跨数标准节间的连续拱形组合截面沉井的数值模型,分析构件的弯矩变化规律。结果表明:当标准节间外拱墙圆弧的迹线位于同一圆弧时,相应矢跨比为外拱墙弯矩接近为0的最优值。当标准节间跨数、拱脚连接方式、标准节间长宽比发生改变时,这一结论仍然适用。

Design Technology of Continuous Beam-Arch Combination Bridges

In this paper,a research was conducted on the design technology of continuous beam-arch composite bridges.A brief introduction is given on the of continuous beam-arch composite bridges,its basic mechanical characteristics is analyzed,and three aspects of design technology is studied,which are rise-span ratio,stiffness ratio,and bridge deck cracking.This article acts as a reference for relevant design units in China to improve the design of continuous beam-arch combination bridges.

武汉江城之门大跨刚性连体超高层混合结构收缩徐变分析

武汉江城之门为双塔高位连体的门形超高层建筑,建筑高度241.9m,采用钢管混凝土柱框架+核心筒+加强层+连体巨型跨层桁架结构体系,核心筒角部及相交处内嵌钢骨,部分楼层内嵌钢板。采用SAP2000软件分别建立基于CEB-FIP 90、CEB-FIP 2010、GL2000理论的分析模型和无连体单塔模型,进行了考虑收缩徐变的非线性阶段施工模拟分析,对比了典型竖向构件变形和内力重分布结果。分析结果表明,伸臂桁架可有效平衡外框柱和核心筒的竖向变形差异;高位刚性连体的布置加大了外框柱和核心筒的竖向变形差异,其差异主要为弹性变形,收缩徐变引起的附加变形差异较小;混凝土收缩徐变带来的竖向构件轴力重分布表现为核心筒剪力墙卸载,外框柱和剪力墙内嵌钢骨加载,轴力变化最大值位于连体相邻下部楼层;对伸臂桁架和腰桁架内力影响主要体现为弦杆轴力的增大。

泰姆科节点刚度对单层球面网壳稳定性能的影响

为研究泰姆科节点剪切刚度对铝合金单层球面网壳稳定承载力的影响,建立了单层球面网壳多尺度分析模型,结果表明泰姆科节点单层球面网壳承载力随跨度的增大而减小,随矢跨比的增大而增大。当网壳达到稳定极限承载力时泰姆科节点发生弯曲变形的同时伴随着剪切变形。通过对比单层球面网壳多尺度模型和弹簧单元模型的双重非线性稳定分析结果,发现节点剪切变形对结构承载力的降低程度随网壳跨度及矢跨比的增大而减小。最后,提出了一种可综合考虑泰姆科节点弯曲变形和剪切变形的节点“组合模型”,并验证了该模型能精准地反映泰姆科节点的力学性能。

中承式钢管混凝土拱桥拱肋关键参数影响分析

为寻求钢管混凝土拱桥拱肋关键参数的合理取值,分析拱肋关键参数对钢管混凝土拱桥结构力学行为、桥梁景观和工程造价等方面的影响。以净跨径360 m中承式钢管混凝土拱桥为背景,结合既有经验,以矢跨比系数(矢跨比倒数)、拱轴系数和主管管径为单因子变量建立17个主桥有限元模型,研究恒载作用下各关键参数对主拱内力、变形和稳定性等的影响规律。结果表明:随着矢跨比系数增大(矢跨比减小),拱肋的竖向刚度减小,弦管轴力和拱脚水平推力增大,关键截面偏心距标准差呈波浪形变化,主拱稳定系数先增大后减小;上弦管拱顶处轴力对矢跨比系数的敏感性高于拱脚处,下弦管相反。随着拱轴系数的增大,关键截面偏心距标准差先减小后增大,拱肋成拱后马鞍形效应越突出;拱脚截面、L/4(L为主拱跨径)截面和拱顶截面弦管轴力对拱轴系数敏感性较高,L/8截面和3 L/8截面的较低。管径为1~1.2 m时关键截面偏心距标准差基本相同,随着主管管径增大,主拱稳定系数增大。背景桥梁矢跨比、拱轴系数和主管管径分别取1/4.0、1.55、1.2 m时可兼顾景观、受力和经济性。

大跨度石油管道悬索桥风缆动力性能及优化研究

为了深入分析振型和频率对结构动力性能的影响,以某石油管道悬索桥工程为例,采用Midas Civil有限元软件通过改变风缆的倾角角度、矢跨比、风缆截面面积以及风拉索截面面积等参数,研究了这些参数对桥梁动力特性产生的影响,结果表明风缆倾角角度和风缆截面面积对结构影响最为显著;分析了风缆参数对运营阶段桥梁动力性能的影响,提出了风缆角度取15°~30°、矢跨比取1/15~1/16、风拉索间距10 m~20 m、风缆截面面积取0.85~1倍、风拉索面积取1倍、跨中风拉索长度1 m~3 m的设计参数推荐值范围;运用结构优化理论对某管道悬索桥的风缆进行了优化设计,得到相较原设计的最优参数为0.9倍的风缆截面面积、风拉索间距取10 m、风拉索截面面积不变、跨中风拉索长度取2 m。

暗挖拱盖法地铁车站拱部结构矢跨比影响分析

为研究暗挖拱盖法施工时拱部矢跨比对车站结构的影响,以青岛某地铁车站工程为例,基于有限元分析软件MIDAS GTS,对比分析站台宽度为11 m和13 m两种车站结构下,不同矢跨比对其结构受力与变形的影响。研究结果表明:当矢跨比从0.16增大至0.24时拱部施工阶段拱顶弯矩最大,弯矩先减小后增大,整体结构施工时拱部与直墙交界处弯矩最大;两种跨度的车站弯矩分别减少了42.1%和44.6%;轴力随矢跨比的增大而减小,矢跨比对拱部施工阶段的影响较大;矢跨比对结构变形的影响非常明显,拱顶沉降、拱肩沉降与拱脚净空收敛均减少了1/3左右。在考虑整体结构施工与车站结构合理跨高时,拱部矢跨比越大,结构越合理。

典型空间张拉膜结构风荷载特性研究

膜结构作为典型的风敏感体系,其风致动力作用不容忽视。本文对空间张拉膜结构的基本体型单元双曲抛物面单元和类锥型悬链面单元进行找形分析,并结合鞍形膜结构的找形结果,对其进行CFD数值风洞模拟研究,详细对比分析了不同参数下结构的平均风压系数及流场特征。结果表明对大跨索膜结构来说,其竖向升力是重要荷载。

不同矢跨比倒放四角锥立体拱桁架结构稳定分析

利用有限元分析软件MIDAS建立了一跨度50m的立体拱桁架结构模型,分析了在矢跨比分别为1/4、1/5、1/6、1/7的承载力、变形。从分析结果可以得出:矢跨比越小桁架端部水平推力越大,对下部结构的承载力和变形要求越高,矢跨比越大反之,但拱桁架本身的稳定问题变得重要,实际工程中应结合空间需求选用合适的矢高比。还进行了不同失跨比下以结构的第一屈曲模态为初始缺陷的几何非线性稳定分析,得到不同失跨比下的临界荷载系数。

中小跨径实腹式拱桥合理矢跨比研究

为了研究矢跨比对中小跨径实腹式拱桥内力的影响,以某项目一座15 m跨径实腹式景观拱桥为基础,分别比较不同矢跨比的有限元模型,计算其各自内力及裂缝,并加以分析。结果表明:矢跨比的变化对结构的内力影响较大,当矢跨比在1/3~1/4时,桥梁所选取矢跨比较为合理,此类桥梁受力较好。

明挖拱形结构在无柱大跨地铁车站中的适用性研究

无柱大跨地铁车站结构是一种特殊地铁结构体系,能够较大程度地改善地铁车站空间通透差、视野开阔性较低等缺点,同时可满足乘客对地铁车站大空间的需求。近年来在广州、上海、武汉等城市开始使用,由于取消了中柱,顶板的计算跨度成倍增加,拱形结构是一种可以承受较大竖向荷载的结构体系,本文以明挖拱形无柱车站结构体系作为研究对象,分析了拱形结构的矢跨比、水平基床系数、仰拱设置情况、拱顶线型对结构的影响,同时对比了不同站台宽度下结构内力、位移及造价,最后推荐合理的无柱大跨车站设计参数。本文相关研究成果可为类似工程提供有力的技术支持。

郑州国际文化交流中心酒店结构设计

郑州国际文化交流中心酒店地上9层,地下2层,地上分为A区、B区两个结构单元,均为复杂超限高层建筑。主体结构均采用钢筋混凝土框架-剪力墙体系,关键部位采用型钢混凝土或全钢结构。A区有跨度为23.7~25.3m的弧形转换,采用弧形型钢混凝土转换梁;B区在3层~屋面有11.3m的超长悬挑,采用双层斜拉杆体系。分析了结构整体性能,明确了结构关键部位,选取并验证了中震、大震下的性能化目标,采用大震弹塑性时程分析揭示了结构薄弱部位并采取了针对性措施。专项分析了弧形转换梁的抗扭能力和应力分布,超长悬挑区的楼板作用、节点应力、抗连续倒塌能力,并提出了加强措施。分析结果表明,结构设计满足规范要求,并具有良好的抗震性能。