嵌入式钢管混凝土墩柱-盖梁承插节点抗震性能研究

预制装配桥梁采用工厂化预制、现场拼装的施工方法,具有施工质量高、建设周期短和环境扰动少等优点。为满足预制装配桥梁下部结构的建造需求,结合了超高性能混凝土(ultra high-performance concrete,UHPC),提出一种新型的嵌入式钢管混凝土(concrete-filled steel tube,CFST)墩柱-盖梁承插连接节点。开展1∶3缩尺的拟静力试验,揭示节点的损伤发展和失效模式,探究承插深度对节点抗震性能的影响规律,并基于ABAQUS建立节点的精细化数值分析模型。研究结果表明:1.2倍CFST直径的承插深度可保证损伤发生在节点区域以外,盖梁保持弹性状态,通过分析滞回曲线、承插能力和耗能能力等抗震性能指标,验证了新型节点良好的抗震性能;基于试验结果验证了节点数值分析模型可以合理精度预测节点的整体地震响应和承载能力。研究工作可为预制装配桥梁下部结构在中高烈度区的工程应用提供参考。

欧洲承插式钢结构安装施工技术研究

目前常见的钢结构连接方式有焊接、铆接、螺栓连接,而承插式连接方式在我国应用较少。在欧洲国家,承插式钢结构在小型建筑中应用较多,但此类结构施工步骤较多,控制精度难度较大,施工效率较低,很难被应用到大型建筑中。在塞尔维亚轮胎厂项目承接的BO 003原材料库施工中,设计采用承插式钢结构,该结构在施工中工序烦琐、结构位移偏差、控制困难、工期长,通过优化施工方案,改变承插式钢结构安装方式,极大地节省了工期,降低了施工费用。

双槽钢托梁在高支模中的应用

为满足框架梁模板支设受力条件,通过验算其承载力、详细编制专项方案进行专家论证的方法,研究了双槽钢托梁在高支模中的应用。结果表明:采用双槽钢托梁作为梁底支设方式,在超限和超高梁的支撑体系中,有效降低了立杆排布的不准确性,提高了操作人员的安全性和便捷性,增强了质量可控性,减少了工程造价,保证了工期目标。由此可见,此双槽钢托梁作为超限梁或超高梁的梁下支撑构件,在大多数工程中具有广泛的应用价值。

承插式管片拼装误差仿真分析研究

为解决承插式管片在拼装过程中出现的误差累积问题,提出一种基于管片装配尺寸链的仿真方法,通过建立MATLAB仿真模型并采用蒙特卡罗法对管片拼装过程进行模拟分析。研究结果表明:1)管片纵缝接触面张角是管片成环拼装可靠度的主要影响因素,实际管片拼装中应严格控制纵缝接触面张角的偏差;2)多环管片拼装分析中,在相同管片拼装公差控制条件下,错缝拼装方式对应的管片环内拼装可靠度较通缝拼装方式高;3)对南京江心洲隧道工程采用的承插式管片拼装公差进行优化设计,拼装可靠度得到有效提升,管片拼装质量更高。

预埋承插式接头错缝拼装盾构隧道受力性能及管片开裂原因分析

[目的]以上海轨道交通某区段新型隧道顶部管片开裂为背景,分析预埋承插式接头错缝拼装隧道在外荷载作用下变形特点及管片开裂原因,并提出此类隧道的运维侧重点。[方法]根据盾构推进时间、保护区历年变化及隧道收敛变形数据,分析了隧道管片开裂原因。并且发现顶部有无拼接缝的隧道环,在变形程度及裂缝产生方面存在差异。通过与相同环境下单圆通缝隧道收敛变形数据进行对比,得出了新型隧道与单圆通缝隧道受力性能的异同及相对刚度。[结果及结论]此次管片开裂是由侧方拔桩施工导致水平方向土压力变小以及正上方填土使得竖直方向土压力增大两者叠加产生的。顶部为整块管片的隧道环相较顶部为拼接缝的收敛变形更小,但容易开裂,运维时宜重点关注顶部为整块管片隧道环的收敛变形数据。新型隧道横断面刚度约为单圆通缝隧道的2.5倍,峰值处的荷载会传递到邻近的隧道环共同承担,使得隧道收敛变形较为平缓,隧道在外荷载消除后变形恢复能力更强。因这种裂缝而产生的渗漏水病害及通路很难通过隧道回缩愈合。

矩形顶管隧道F型承插接头剪切性能研究

通过接头剪切试验研究在地基沉降、施工扰动及上部荷载变化等情况下矩形顶管隧道的F型承插接头剪切受力性能及变形特征.通过在管节底部布置等效地基弹簧的方式,模拟不同地层条件下土体对矩形顶管的支撑作用.结果表明:在管节接头发生剪切变形过程中,钢套环刚度与地基刚度越大,接头抗剪承载能力越强,错台量越小.钢套环焊缝强度严重制约管节的承载能力,裂缝出现使得接头的抗剪承载力下降29.5%~51.5%.在剪切作用下,接头钢套环容易发生翘曲变形或者焊缝开裂,接头处与钢套环接触的混凝土容易被压碎,接头根部混凝土容易开裂.

预制拼装综合管廊承插式接头剪切力学性能研究

为研究预制拼装综合管廊节段剪切工况下承插式接头力学性能,本文建立地下预制拼装综合管廊土三维数值模型,通过对管廊节段施加位移荷载模拟顺剪与逆剪,分析承插式接头应力分布规律,最后建立沉降量与接头剪力的关系,得到接头极限承载力与极限错台位移。结果表明:预制拼装综合管廊节段剪切造成管廊接头内侧受压外侧受拉,接头插口端应力分布在竖向侧壁,承口端主要由顶底板两侧受力,承插式接头最大主应力集中在承口端侧壁顶部外侧1 m处及插口端的底板;管廊节段顺剪接头剪力随沉降增大而减小,逆剪接头剪力随沉降增大而增大,承插式接头顺剪与逆剪工况极限剪应力分别为407 kN和512 kN左右,研究结果可为预制拼装综合管廊安全运营提供科学依据。

矩形顶管隧道F型承插接头抗弯性能试验研究

为研究矩形顶管隧道在地基沉降及上部荷载变化等情况下F型承插接头的抗弯性能、变形规律及破坏特征,在管节底部布置不同数量的等效地基弹簧来模拟不同地质条件,开展不同地层条件下的接头弯曲试验。试验结果表明:1)加载初期,接头弯曲变形主要为钢套环变形,各等效地基下接头抗弯刚度差异较小。2)当位移加载至15~25 mm时,管节顶底板内侧与侧墙外侧出现裂缝,由于管节自身变形使得接头张开量随着加载位移的增大出现减缓,接头抗弯刚度曲线斜率增大,并以0.007 rad张开量为界线划分为2个阶段。3)根据拉线式位移计变化、接头混凝土应变及钢套环应变可知,顶底板中部及侧墙中部挠曲应力最大,且在上方荷载作用下,管节表现出被压扁的趋势。4)接头弯曲变形中,插口端混凝土会与承口端混凝土及钢套环发生挤压,顶板混凝土被压碎,钢套环由于挤压而发生翘曲。

钢质管道Hi-Lock过盈承插接头适用性研究

利用内窥镜,无损检测仪,电火花检漏仪对现场服役后管段承插部位涂层完整性,厚度及附着力等进行检测,通过冲击试验,高温高压腐蚀模拟试验,水压爆破试验和有限元计算,对现场过盈承插钢质管道连接处涂层的耐蚀性,密封完整性及连接处结构力学性能进行评价。结果表明:Hi-Lock过盈承插接头连接处涂层的基本性能和力学性能良好;现场服役后的Hi-Lock接头连接处表面未发生腐蚀失效,具有良好的耐蚀性;对于存在4 MPa内压作用的过盈承插管道接头,根据力学建模结果计算,其轴向拉伸失效载荷约为275 kN,轴向压缩失效载荷约为337 kN,其端部集中弯矩失效载荷约为15.4 kN·m,管段具有较好的力学稳定性。Hi-Lock过盈承插接头满足油田现场相关标准和设计要求。

低压联合接线盒的改进设计及应用分析

分析了传统低压联合接线盒存在的问题和不足,通过改进熔丝管的安装和设计、改进接线盒电流回路连接方式、改用PCB电路板替代原接线盒整体电路部分,设计研发了一款新型低压联合接线盒,具有操作安全便捷、连接可靠的特点,有效提高计量可靠性,进而提升用电管理水平。

走滑断层错动下采用抗拉拔承插式接口埋地管线力学性能及破坏机理

断层位错下供水管线的破坏形式主要集中在管道接口等管线结构力学性能薄弱环节。在传统供水管线承插式接口的基础上引入橡胶垫圈和金属限位环进行优化改进,提出一种新型抗拉拔承插式接口,在达到正常使用极限状态前可发生一定拉压和转动变形;当接口轴向变形达到一定变形后,发生自锁现象阻止接口发生进一步拉脱破坏;自锁后的接口带动相邻管段与土体发生相对运动,形成锁链效应,从而有效吸收断层错动引起的管线过渡变形。为了研究采用新型承插式接口供水管线抵抗断层错动的能力,针对管道埋深、管道-断层夹角等关键因素,通过建立三维非线性管-土相互作用有限元模型进行深入分析,结果表明:采用新型承插式接口的管线其抵抗断层大变形错动的能力提高了近4倍,其失效模式由普通承插式接口的拉拔破坏转为接口的弯曲破坏;对于采用新型承插式接口的管道,其在管线-断层夹角为120°左右并且浅埋的情况下,其抵抗断层错动的能力提高最明显;有效的提高管道接口的轴向拉伸承载能力是提高承插式管道抵抗场地大变形能力的关键。

承插式柔性接口钢管在市政给排水领域的应用

结合我国承插式柔性接口钢管管道技术规程对钢管柔性承插口的要求,介绍了国内目前主流的几种承插式柔性接口形式和特点。承插式柔性接口的允许转角在产品标准、设计标准、施工控制中依次减小,接口具有较高的安全度。现场水利试验结果表明,长距离输水管道的水头损失以沿程水头损失为主,承插式柔性接口引起的局部水头损失可以忽略;钢管采用内环氧防腐的管壁光滑程度与塑料管相近。承插式柔性接口钢管技术可靠、先进,适合在市政给水和排水工程中推广应用。

拱北隧道曲线钢顶管接头橡胶圈结构数值模拟研究

曲线钢顶管技术是给水工程和隧道支护工程中新的非开挖施工技术,其管节结构与传统混凝土顶管管节结构差别较大,但目前设计和施工缺乏理论依据和参考规范。为优化拱北隧道曲线钢顶管施工中采用的接头橡胶圈结构,采用ABAQUS有限元软件,建立接头安装模型,研究优化前后橡胶圈应力、接触压力和接头安装力的变化规律。结果表明:优化后的橡胶圈应力和接头安装力明显减小,且接触压力大于0.3 MPa,满足现场施工密封的要求,证明优化后的接头更加合理可靠。

供水管网渗漏模型研究

分析了柔性接头和刚性接头在地震下的破坏模式。在此基础上,给出了具有明确物理意义的接头渗漏面积表达式来修正已有的管线渗漏模型。利用管线渗漏试验确定了渗漏模型中的重要参数——渗漏系数。分别用不同模型对一个小型供水管网的抗震功能可靠度进行了分析。结果表明:既有渗漏模型高估了管网的抗震能力,而本文建议的渗漏模型的结果更加符合实际。

交通荷载作用下埋地承插口排水管道动力响应分析

近年来,由于市政排水管道灾变导致的道路坍塌事故频发,水泥混凝土管是目前应用最为广泛的市政排水管道,其在交通荷载作用下的力学响应特征尚不明确。基于ABAQUS有限元软件,建立了带承插口结构排水管道三维数值模型。在考虑承插口、橡胶圈和无限元吸收边界等的基础上计算分析了不同脉冲幅值、不同荷载作用位置和不同管道埋深对管道动力响应的影响。结果表明:管节处受力高度不连续,交通荷载对其作用位置两侧一节管长范围内的管道影响显著;承口和插口环向以受拉和受压为主;交通荷载作用位置对管顶、管底和管侧纵向Mises应力最大值无明显影响,但对管顶和管底纵向Mises应力分布有影响;管道纵向Mises应力及环向竖向应力与管道埋深成正比,应力增量与埋深增量成反比。计算结果为进一步研究交通荷载作用下排水管道的力学机理提供参考。

我国新型脚手架的发展动向

简述我国脚手架发展现状，对近几年发展起来的新型脚手架——框式脚手架、承插式脚手架和附着式升降脚手架进行述评，并对推广应用工作提出了建议。

大口径玻璃钢管承插式接头局部水头损失系数探究

针对大口径玻璃钢管承插式接头局部水头损失系数取值问题,以新疆小洼槽倒虹吸工程为例,结合工程实际选取合理的观测段,并依据多年实测资料,采用伯努利方程原理,初步确定倒虹吸管承插式接头局部水头损失系数。在此基础上,将倒虹吸全段水头损失（包含承插口接头局部水头损失）水力计算结果与上下游水位实测数据进行对比分析,验证该系数取值范围的准确性。最终建议大口径玻璃钢管承插式接头局部水头损失系数ζ取值范围为0.0035～0.005。

交通和运行荷载耦合作用下管道承插口力学响应研究

承插式混凝土管是目前最为常见的城市排水管道结构形式,在管内流体和上覆荷载的耦合作用下可能发生接头破坏,进而引发管道渗漏。基于Abaqus和Fluent有限元软件建立了考虑橡胶圈承插口的排水管道三维精细化模型和管内流场模型,在充分考虑管土相互作用、承插口和橡胶圈接触以及管内流体的情况下,借助MpCCI(mesh-based parallel code coupling interface)平台联立求解了结构和流体模型,重点研究了不同流量、交通荷载大小和作用位置对承插口动力响应的影响规律。结果表明,在多场荷载的作用下,中心管节的最大主应力和竖向位移最大,且管底和管顶的应力分布规律相同,均受拉,但管底的应力值稍大;流量的改变对承插口的力学响应影响较小;交通荷载幅值大小对承插口的最大主应力和竖向位移的作用较显著,且影响集中在中心管节;荷载作用位置的移动对承插口竖向位移和管顶、管底的力学响应影响较明显。

高拱坝基础大垫座及周边缝设置研究

提出高拱坝基础承载力对建基面的要求,讨论坝肩与河床基础大垫座及周边缝的工作机制、大垫座及周边缝设置的非线性分析特点以及其与高坝整体稳定的关系。指出大垫座设置对基础刚度的对称性、大坝整体稳定性有显著提高的效应。结合高拱坝(英古里、李家峡拱坝和锦屏I级拱坝)实例,详细讨论高拱坝在基础设置垫座后的安全度及坝踵、坝址应力分布优化情况。拱坝所提出的问题对我国目前的高拱坝建设具有指导意义。

碗式半刚性节点网壳弹塑性稳定分析

碗式节点(Socket-joint)具有一定的抗弯承载力,是一种典型的半刚性节点,也是一种新型的大跨空间结构节点形式.为能够较准确地得出碗式节点的弯矩-转角曲线,使用有限元软件ANSYS对其进行数值模拟,研究了碗式节点的弯曲刚度特征,得到节点的弯矩-转角曲线.在此基础上,研究了40m的K8型半刚性节点的单层球面网壳的弹塑性稳定性能,分析了网壳在矢跨比,节点的弯曲刚度,网壳分频数等参数变化的情况下,网壳极限承载力的变化规律.通过参数分析,较为全面掌握了碗式半刚性节点单层球面网壳的稳定性能.