Dynamic behavior of single-layer latticed cylindrical shells subjected to seismic loading

The single-layer latticed cylindrical shell is one of the most widely adopted space-fl'amed structures.In this paper,free vibration properties and dynamic response to horizontal and vertical seismic waves of single-layer latticed cylindrical shells are analyzed by the finite element method using ANSYS software.In the numerical study,where hundreds of cases were analyzed,the parameters considered included rise-span ratio,length-span ratio,surface load and member section size.Moreover,to better define the actual behavior of single-layer latticed shells,the study is focused on the dynamic stress response to both axial forces and bending moments.Based on the numerical results,the effects of the parameters considered on the stresses are discussed and a modified seismic force coefficient method is suggested.In addition,some advice based on these research results is presented to help in the future design of such structures.

大跨度装配式单层网壳十字形半刚性螺栓连接节点抗弯性能研究

装配式连接节点是大跨度装配式单层空间网壳结构体系的关键。提出一种适用于大跨度单层网壳结构的十字形板装配式节点。该节点由圆钢管、十字形钢板、角钢、矩形连接盖板、圆盖板和高强螺栓组成,其中圆钢管、盖板、十字形钢板在工厂焊接,现场将十字形板和角钢、矩形盖板用高强螺栓连接。该节点通过设置角钢、矩形连接盖板和十字形钢板螺栓连接,在节点受到弯曲荷载时,角钢和矩形连接盖板可以首先承受弯曲荷载,从而减少节点内侧的十字形钢板塑性损伤,并且提高节点的抗弯性能。利用有限元模拟方法,构建新型连接节点有限元模型,分析了十字形钢板和角钢厚度等变量如何影响节点在平面内外的抗弯性能。通过对各组成部分尺寸的参数化研究,得到了这些因素对所提出的连接节点平面内外抗弯性能的影响规律。研究结果表明,采用角钢与矩形盖板相连接形成的十字形节点,在抗弯刚度和承载力方面表现出了优异的性能。通过调节十字形板厚度、螺栓个数、角钢和盖板厚度可调控节点的初始抗弯刚度和抗弯承载力。基于刚性节点设计方法,对该半刚性节点进行尺寸理论设计,结果表明该方法可以保证节点弯矩设计值基本达到圆钢管的屈服弯矩,满足设计要求,提高节点安全。

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。

单层多跨钢结构厂房结构加固优化设计

当前,单层多跨钢结构厂房结构吊车梁一般为独立式,支撑范围受限制,导致荷载比下降,为此,文中提出了对单层多跨钢结构厂房结构加固优化的设计与分析。根据当前的测试需求,了解工程概况,进行测量准备,确定设计条件,采用多层级方式打破支撑范围限制,设置钢吊车梁多层级,以此为基础,进行吊车梁与多跨钢柱定点连接,并进行厂房上部结构复核处理及加固验算,最终采用对拉螺栓锚固辅助的方式实现结构加固优化。测试结果表明,针对选定的6个测试节点,三个阶段测试最终得出的荷载比均可达到7.5以上,说明文中设计的厂房结构加固优化效果更佳,针对性高,具有实际应用价值。

PBA暗挖区段单跨隧道施工阶段增量法与全量法结构计算分析

以北京轨道交通22号线(平谷线)为依托工程,以3种施工阶段结构受力和变形为研究重点,对PBA暗挖区段单跨隧道施工阶段的增量法和全量法进行了分析,对比了单跨PBA暗挖隧道增量法与全量法的计算结果,介绍了增量法与全量法的基本原理和应用,并结合Midas GTS NX岩土有限元分析软件对在建工程模型施工阶段结构受力进行了分析。研究结果表明:PBA暗挖逆筑隧道采用增量法与全量法计算出的结果有差异。其主要原因是增量法需考虑分步施工,构件和荷载是分步施加的,内力和变形也是分阶段达到平衡;全量法需考虑力和变形的同时性,不能真实反映施工的分步性。故在设计时需采用增量法进行计算。该研究成果可为相似隧道工程的设计与施工提供借鉴参考。

半分离式斜腹板双箱梁大跨单肋拱桥颤振临界风速分析

为研究低扭弯频率比大跨度桥梁的颤振性能,以某主跨180 m的半分离式斜腹板双箱梁大跨单肋拱桥为背景(主梁扭弯频率比接近1.0),进行颤振临界风速分析。采用有限元法分析该桥动力特性,计算桥梁颤振稳定性;对比《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T 3360-01—2018)推荐的3组理想平板颤振临界风速估算公式,基于Scanlan半逆解法的理想平板颤振临界风速,考虑主梁形状与攻角修正系数确定颤振临界风速范围;采用强迫振动数值模拟识别颤振导数,获得精确颤振临界风速,进一步计算半分离式斜腹板双箱梁的形状和攻角系数。结果表明:该桥主梁扭弯频率比较低,颤振稳定性低于500 m级大跨度双肋拱桥;规范推荐的理想平板颤振临界风速估算公式在小扭弯频率比时差异较大;半分离式斜腹板双箱梁形状修正系数小于分离式双箱梁而大于P-K梁、带斜腹板箱梁,攻角修正系数略大于这3种形式主梁。

极罕遇地震下单跨框架结构倒塌破坏机理研究

随着第五代GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》中极罕遇地震概念的提出,有必要探讨在极罕遇地震作用下单跨框架结构的倒塌破坏机理。利用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA对单跨框架结构在极罕遇地震作用下的倒塌过程进行模拟,通过合理选取参数和模型,再现单跨框架结构倒塌破坏的全过程,揭示极罕遇地震作用下单跨框架结构的倒塌破坏机理,为既有单跨框架结构的鉴定与加固提供理论依据。结果显示:在极罕遇地震作用下与多跨结构相比单跨框架结构抗震防线单薄,结构冗余度不足,且结构底层柱端出现塑性铰是引起单跨结构倒塌的主要原因。

新型Q460材料单层球形网壳结构设计与受力分析

对新型Q460材料单层球形网壳结构进行三维建模与受力分析,运用三维软件SolidWorks对单层球形网壳结构进行简化建模,对其中的关键部件的连接和焊接进行详细设计;同时对钢屋盖结构进行设计,并对张弦梁进行详细的制作与结构施工;利用3D3S钢结构—空间结构设计软件对新型Q460材料的单层球形网壳结构进行预应力施加以及结构优化设计等数值模拟计算分析,通过数值模拟分析得出不同矢跨比、预应力、撑杆高度、网壳边杆厚度、网格尺寸对单层球形网壳结构极限承载力大小影响的变化规律,得出矢跨比、撑杆高度、网壳边杆厚度、网壳尺寸对单层球形网壳结构极限承载力影响较大,预应力对极限承载力影响较小,该网壳结构最大极限承载力可以达到11.268 kN/m^(2),为后续更大空间的单层球形网壳结构的设计和受力分析提供理论参考。

厂房建筑功能改造中的结构设计研究

近几年,国家对城市更新高度重视。为更好地响应国家政策,积累旧厂房建筑功能改造中的结构设计经验,以某展厅改造项目为例,研究了旧厂房在建筑功能改造中面临的结构设计难题。该项目原为1978年建成的单层单跨混凝土排架结构厂房,中间经过多次改造成带插层混凝土框架结构,现计划改造为大挑空展厅和部分功能用房。因此,改造过程中主要难点有:原有结构的抗震性能不足、结构体系复杂,以及多次改造带来的不确定性;需在满足抗震要求的同时保留原始幕墙。为解决这些问题,采用了增设斜撑恢复原结构体系、模型试算、加固方案的确定、详细的拆除和施工顺序制定,以及具体加固节点做法,显著提高了旧厂房的结构稳定性和抗震性能,确保改造后的建筑功能满足使用要求,可为类似旧厂房建筑功能的改造提供参考。

下承式单拱斜跨空间索面钢箱拱桥施工技术

下承式单拱斜跨空间索面钢箱拱桥的外形美观、跨越能力强,但其单拱空中旋转的特殊结构,导致施工的难度更大。结合克兰河大桥工程实例,在常规下承式钢箱拱桥施工的基础上,于钢管支架体系中加入斜支撑、立柱等临时支撑结构,在提高支撑效果的同时,也减少了钢材的使用。另外,为保证施工稳定性,工程还通过有限元模型软件Midas/Civil模拟单拱进行内力分析,在主梁1/4 L和主梁3/4 L变形与位移最大的位置设置风缆,增强单拱的稳定性。结果显示,经过采用以上施工,提前20 d完成了施工,且节约大约30 t钢材,钢箱拱合龙施工顺利,单拱线形符合设计,工程施工稳定,有效验证了此种施工技术的经济合理性,具有显著的应用价值。

大跨度单索面地锚式悬索桥异形主塔施工技术研究

为了探究大跨度单索面悬索桥异形主塔的受力变形机理与施工控制成果,本研究以南宁英华大桥为背景,采用数值计算与现场监测的方法对其异形浮吊施工的主塔进行了研究。结果表明:在20℃设计基准温度条件的成桥永久荷载作用下,其稳定性和受力均满足相关规范要求。经过现场实测可知:主塔施工过程中,线形良好,合龙精度满足规范要求。

基于梁格法的箱梁桥活载效应放大系数研究

文章通过对比单梁模型及梁格模型,分析两种模型下计算结果的差异;通过对比不同跨径箱梁的计算,分析不同宽跨比对活载效应放大系数的影响;通过计算5车道荷载布载及两车道荷载布载,分析两种横向布载方式对活载效应放大系数的影响。研究表明,箱梁的活载效应放大系数与其宽跨比相关,宽跨比越大,相应的活载效应放大系数也越大。当桥梁宽跨比较大时,活载效应放大系数可能超过1.15。传统的简化计算方法并不准确且可能出现两车道荷载效应比5车道大的情况。

单跨铁路跨线桥预应力简支空心桥面板荷载试验

桥梁面板直接承受反复车轮荷载,活载效应大,疲劳破坏风险大,已成为桥梁工程领域不可忽视的问题。单跨铁路跨线桥预应力简支空心桥面板较为少见,有较高的研究价值,以某现状单跨铁路跨线桥为工程背景,利用三轴车辆进行静载、动载试验,测量桥梁跨中截面的挠度和应变。结果表明:桥跨结构强度满足要求;卸载后相对残余变形在20%范围内,桥跨结构处于弹性工作状态。

弯曲桥梁抗倾覆性能分析与加固设计

抗倾覆性能是曲线桥梁的一项重要安全性指标。对于某高速公路工程平面弯曲梁桥,通过空间有限元建模分析,计算了弯曲混凝土连续箱梁的抗倾覆稳定系数与支座反力,并进行了抗倾覆加固设计。由分析验算结果可知,钢板混凝土盖梁加固措施受力简明、施工方便,宜用于快捷加固独柱墩弯曲桥梁以增强其抗倾覆性能。

珠海市属学校建筑抗震性能调查与鉴定分析

解读了广东省地震易发区重要公共建筑物抗震加固工程的工作流程和抗震性能调查的方法,统计分析了珠海193栋市属学校建筑的建造年代、抗震性能调查结果及影响因素,得出设计时是否依据现行抗震设防分类标准是影响抗震性能调查结果的主要因素;统计分析了进行抗震鉴定的105栋建筑的基础类型、结构类型、设计抗震设防类别、鉴定结论及原因分析,得出了珠海既有市属学校建筑结构类型以框架结构为主,主要采用管桩和独立基础,采用单跨框架结构、抗震等级提高导致抗震承载力不足是本批建筑抗震鉴定不满足规范要求的主要原因。提出应注意加强既有网架建筑的安全检查和维护,防止超载使用,新建网架结构宜考虑与主体结构的相互作用,加强设计和施工管理,做好设计文件的存档工作。

隧洞内钢箱梁架设施工技术

绿汁江特大桥是国内外首座单塔单跨钢箱梁悬索桥,主跨780m,楚雄岸未设置主塔,且山体为绝壁陡崖,设计将主跨钢箱梁直接伸入到相接的隧道内18m。因受楚雄岸悬崖绝壁地形条件限制,隧洞内架设空间狭小,盲区大,缆索吊机难以将钢箱梁直接吊装至隧洞内。本文结合现场实际施工情况,剖析本工程的施工难点,首创一种隧洞内钢梁架设方法(绝壁托架+缆索吊60m辅助牵引+洞内18m滑移)。此种方法成功的运用节省了洞内钢梁的吊装时间,缩短了钢梁架设总体工期,提前了绿汁江特大桥的合龙时间。

大跨径下承式钢便桥在繁忙路口基坑工程中的应用

贝雷片钢便桥是一种结构简单、材料定型、运输便捷、安拆方便的装配式桥梁,具有较强适用性^([1])。结合在城市交通繁忙路段深基坑工程施工的实例,为保证路口的交通顺畅和施工便捷,经周边调查、方案比选,确定采用单跨33 m多片钢贝雷梁下承式钢便桥,通过钢便桥的结构设计、荷载分析,并结合有限元分析软件迈达斯对桥梁主要结构进行受力验算,结果均满足要求,使用后能较好的体现其良好的交通能力、承载能力、服务能力等,为后续贝雷片钢便桥在繁忙路口的应用提供参考。

城际铁路单跨门式刚构设计研究

结合工程设计实例,通过调整刚构的墩高、桥墩壁厚及承台底边界条件来改变结构刚度,研究单跨门式刚构刚度对桥梁结构受力的影响。结果表明对于单跨门式刚构桥,桥墩刚度对于梁部受力影响较小;桥墩刚度越大,桥墩的恒载弯矩越大;承台底的边界条件对结构体系内力影响较大,应考虑桩土相互作用的影响;m值越大,墩顶恒载弯矩越大,主梁梁端恒载负弯矩绝对值越大,整体温度、梯度温度效应对应的弯矩也越大,应考虑不同m取值下结构内力差异,并按照最不利结果进行设计。

单塔式缆索吊在大跨度钢拱桥吊装施工中的应用

本文主要介绍了在新安江大桥钢拱桥施工中,针对钢拱桥结构型式及桥址区域地质状况及地形条件,通过采用单塔式缆索吊的施工方法,从而很好地解决了大跨度钢拱桥拱肋吊装的难题,保证了大吨位吊装的安全性,提高了拱肋安装的精确度。利用有利地形条件,采用单塔缆索吊,不但降低了施工措施费用,而且减少了对周边地形的扰动,最大限度地保护了新安江两岸的生态环境,为类似施工提供相关经验。

仑峰小学综合楼加固方案优选及工程质量管控

以仑峰小学综合楼加固项目为背景,对重点设防类别下的单跨框架结构进行加固,通过结构安全、经济成本、施工技术及可行性、社会效应四个方面,优选出性价比较高的加固设计方案,同时,深入探讨了加固工程施工质量常见问题,并对加固施工过程质量安全进行全面管控,较好地实现了既定加固意图,达到预期的质量目标,具有优越的经济性,可为此类项目提供借鉴。