SRPE管-混凝土-钢双壁空心短柱轴压性能试验研究

针对西部盐渍土地区钢筋混凝土桥柱的腐蚀问题,提出“SRPE管-混凝土-钢双壁空心柱”。为研究其轴心受压力学性能,设计制作了6根SRPE管-混凝土-钢双壁空心短柱并进行轴压试验,获得了试件的破坏形态和荷载-位移曲线,进而分析了SRPE管压力等级、空心率和钢管径厚比对试件轴心受压力学性能的影响规律。研究结果表明:试件的破坏形态为中下部剪切破坏;试件极限承载力随SRPE管压力等级提高而增大,随空心率和钢管径厚比增大而减小,且空心率影响大于钢管径厚比。最后给出了SRPE管-混凝土-钢双壁空心短柱的轴心受压承载力计算式,计算结果与试验值吻合良好。

窄幅钢箱连续组合梁受力性能有限元分析

为了解决钢-混凝土组合梁负弯矩区开裂以及钢箱受压屈曲问题,提出采用窄幅钢箱连续组合梁对钢-混凝土组合梁进行优化,并在窄幅钢箱连续组合梁桥面翼板的负弯矩区采用超高性能混凝土材料部分替代强度等级为C40的混凝土,形成超高性能混凝土-窄幅钢箱连续组合梁,进一步优化窄幅钢箱连续组合梁受力性能;采用有限元分析软件ABAQUS建立超高性能混凝土-窄幅钢箱连续组合梁有限元模型,在验证模型适用性的基础上,分析窄幅钢箱连续组合梁的受弯过程,并对窄幅钢箱连续组合梁翼板、钢筋、钢箱云图进行对比。结果表明:窄幅钢箱连续组合梁中混凝土的充填跨度对窄幅钢箱连续组合梁刚度存在一定的影响,超高性能混凝土材料显著改善了翼板的抗裂性能,翼板受拉区损伤面积减小95%以上;当采用超高性能混凝土材料完全替代普通混凝土材料时,窄幅钢箱连续组合梁的刚度、开裂荷载、极限荷载等性能得到较大改善。

带楼板装配式钢混组合节点抗震性能分析

为了研究楼板组合效应对模块化钢混组合十字形节点抗震性能的影响,在已有试验研究基础上,通过ABAQUS软件建立了模块化钢混组合十字形节点的三维实体模型并进行可靠性验证。在此基础上,分析了轴压比、楼板宽度、楼板厚度和配筋率对节点抗震性能的影响。结果表明,轴压比对节点抗震性能影响显著,轴压比大于0.4时,节点塑性转动性能随轴压比的增大而降低。当楼板宽度增大为1200 mm时,承载力和初始刚度分别降低约25.3%和28.5%,但其对节点的延性和承载力退化影响较小。楼板厚度和配筋率对节点抗震性能影响均较小,可忽略不计。

多元算法融合模型的CFRP约束型钢混凝土柱承载力预测

为准确预测多影响因素下碳纤维增强复合材料(CFRP)约束型钢混凝土柱(SRCC)的轴压承载力,提出了一种基于随机森林(RF)、分类提升(Catboost)、极端梯度提升(XGBoost)、梯度提升回归树(GBRT)的多元算法融合预测模型。首先采用合成少数类过采样技术(SMOTE)算法对原始数据集进行扩充,开展了10种传统机器学习和集成学习模型试验,筛选出决定系数R2均大于0.92的RF、Catboost、XGBoost、GBRT的4种集成学习模型,用随机搜索优化其超参数,然后融合形成了RF-Catboost-XGBoost-GBRT预测模型,对CFRP约束SRCC的承载力进行预测。结果表明,两种数据集下RF-Catboost-XGBoost-GBRT模型的预测性能最好,原始数据集经SMOTE算法处理后,5种预测模型R2平均提高20.43%,其中RF-Catboost-XGBoost-GBRT模型的R2达到了0.942,预测值误差均在±10%以内。

基于国外某矿厂码头的结构方案研究

在某矿厂码头工程设计中,利用矿厂采矿废石料回填造陆价格低廉的优势,提出了高桩梁板式结构、钢管板桩组合结构、钢管排桩结构方案并开展分析研究。在高桩梁板式方案中,为减少前方承台与后方陆域距离,采用了一种可以适应较大水深卸荷承台式接岸结构。钢管板桩组合结构和钢管排桩结构虽然均为板桩结构,但相对于钢板桩,钢管桩单桩水上可打性更好,因此分别对其采用了填筑施工围堰的陆上打桩施工方式和打桩船打桩的水上打桩施工方式。最终通过综合技术经济比选,选定了适用于本工程的最优结构方案,为提高钢排桩板桩结构的应用前景提供经验。

钢管束混凝土现浇楼板结构计算及优化

某项目采用混凝土现浇楼板结构,支模工序以钢管桁架结构代替传统支模工艺,并针对不同房间尺寸设计6种不同尺寸的标准节钢管桁架结构。采用结构力学求解器对桁架结构在浇筑混凝土楼板时的受力情况进行计算,对结果分析显示3700mm标准节结构承载能力不能满足设计使用需求。在提出优化方案后,分别对3种方案进行分析对比,得出增加钢管壁厚的方案经济效益最好。

装配式地下综合管廊结构设计研究

为了解结构管廊的承载能力、装配化技术及施工方法,结合某综合管廊设计要求、实际工况及地质条件,对某地下管廊综合功能区进行装配式管廊结构设计、荷载计算及强度校核。基于ABAQUS软件,建立钢板混凝土管廊节段足尺模型,分析钢混结构受力性能。仿真结果表明:结构分块在两倍荷载作用下整体最大变形为0.48mm,最大应力为23.97MPa,具有较高的安全余量,满足设计要求。

落久水利枢纽钢衬钢筋混凝土压力管道结构设计

钢衬钢筋混凝土压力管道是将钢衬和钢筋混凝土两种性能迥异的材料组合在一起受力,而且各取适当的安全度后,要使两者刚巧同时达到破坏而造成毁灭性事故的风险就大大降低了。随着我国对钢衬钢筋混凝土压力管道的计算手段及研究逐步完善,这种型式的压力管道也越来越多地在水利水电工程发电厂房中得到使用。本文详细介绍了广西落久水利枢纽发电厂房半埋式钢衬钢筋混凝土压力管道结构的设计。

某组合结构节点设计及有限元分析

组合结构中,框架柱或剪力墙由于其内设置有较大尺寸的型钢,与之相连的型钢梁纵向钢筋常无法有效锚固于型钢梁柱或剪力墙节点。结合某具体超高层项目提出了一种保证此类组合结构节点的可靠锚固的节点设计构造,并选取该工程中某代表性节点,采用有限元软件Abaqus重点考察了特定工况下该节点的受力特性,在设计荷载作用下节点处各材料的最大Mises应力值均不大于材料的强度设计值;型钢梁部分区域及靠近剪力墙型钢梁内第一根箍筋的应力水平较大,设计时应予以重点加强。

软土地区深基坑工程绿色支护技术的应用

我国碳达峰战略目标的确定,对基坑工程提出了更高的要求。文章以上海理工大学军工路516号校区某建设项目为背景,基于校园环境敏感、文明施工要求极高的特点,创新性地采用以预制、装配、可回收支护结构为主的绿色支护技术,包括型钢水泥土搅拌墙、预应力组合式型钢支撑、混合配筋预应力混凝土管桩等绿色工艺,减少了泥浆和废弃物排放,并采用矿渣、钢渣等工业废渣制成的高性能复合型土体硬化剂代替水泥进行土体加固。该项目的顺利实施对地下工程传统行业绿色转型,实现地下空间开发碳中和、碳达峰目标等有一定的借鉴意义。

格栅管式双钢板组合剪力墙抗震性能的有限元分析

基于钢材延性损伤和混凝土三向约束的塑性损伤的有限元分析模型,进行格栅管式双钢板组合剪力墙抗震试验仿真分析,开展试验结果与有限元结果对比分析。研究表明:格栅管式双钢板墙三向约束管内混凝土,管内混凝土强度和延性大幅度提高;管内混凝土保护了外侧双钢板,避免了外侧双钢板受压屈曲破坏,二者协同工作,优势互补,其极限水平位移角为1/35左右。

超大类矩形断面复合顶管施工力学性能研究

依托上海轨道交通14号线静安寺站工程,介绍了超大类矩形断面钢-混凝土复合顶管的结构构造、加工制作与施工监测方案,重点分析应力监测数据并结合数模结果揭示了管节在顶进及后续施工中的受力性能,以此来研究大埋深软土地层中新型超大断面顶管的施工力学特性.结果表明:对于顶管中的任一管节,钢板与纵向肋板的应力在该管节顶进初期与全钢管顶推完成时出现较大波动,而中间段基本稳定在某一数值,且钢板轴向受力相比环向受力对管节纠偏更敏感;同一顶管不同管节在施工过程中的应力和位移分布一致:应力分布较为均匀,峰值应力位于顶推面拐角附近;变形趋势为竖向内凹、横向小幅外凸,峰值形变位于竖向跨中;管节峰值应力随顶管推进逐步增大,但均未超过弹性极限,峰值形变保持稳定;钢板的环向应力由水土压力控制,应力分布为上部受拉、左右受压,轴向应力由顶推力控制,其中竖直方向上的轴向应力也受管节竖向偏转和外壁环向荷载的影响;纵向肋板的轴向应力在水平方向上由顶推力控制,在竖直方向上由外壁环向荷载控制;后续施工过程中,顶管受力相对稳定.影响范围方面:注浆加固对钢板和纵向肋板的受力均有较大影响;管节环向焊接主要对钢板的环向与轴向受力有较大影响;钢筋绑扎和混凝土浇筑仅对钢板的环向受力有较大影响.

适老化钢混结构抗震性能的建筑设计研究

为了提升圆钢型钢再生混凝土组合结构的抗震性能,共设计了11组钢-再生混凝土组合柱试件,采用低周往复加载的方式考察了再生骨料取代率、钢管径厚比、配钢率、轴压比和型钢截面形式对钢-再生混凝土组合柱破坏形态、滞回曲线、骨架曲线等的影响。结果表明,11组钢-再生混凝土组合柱试件的破坏形式表现为钢-再生混凝土柱脚处钢管鼓曲、内部混凝土压碎,滞回曲线都较为饱满,整体呈现出“梭形”,体现出较好的变形和耗能能力;随着再生骨料取代率从0增加至100%,组合柱试件的屈服荷载P_(y)、峰值荷载P_(max)、极限荷载P_(u)变化很小,而延性系数平均值μ_(ave)逐渐降低;随着径厚比从44增加至73.3,组合柱试件的P_(y)、P_(max)、P_(u)和μ_(ave)逐渐减小;随着配钢率从5.55%增加至8.52%,组合柱试件的P_(y)、P_(max)、P_(u)和μ_(ave)逐渐增大;随着轴压比从0.2增加至0.6,组合柱试件的μ_(ave)逐渐减小;箱型组合柱试件的P_(y)、P_(max)、P_(u)和μ_(ave)会相对十字型和工字型组合柱试件更大,表现出相对更好的承载能力和变形能力。整体而言,再生骨料取代率对组合柱的抗震性能影响较小,增大径厚比、配钢率和采用箱型钢有助于提升钢-再生混凝土组合柱的抗震性能。

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。

冻融循环作用后圆钢管混凝土界面粘结性能试验研究

为研究冻融循环作用后圆钢管混凝土界面粘结滑移性能,以冻融循环次数、钢管壁厚、混凝土强度为变量,设计21个试件进行推出试验,分析冻融损伤后圆钢管混凝土柱粘结强度、荷载—滑移及钢管应变的变化规律。结果表明:经冻融循环作用后圆钢管混凝土柱的荷载—滑移曲线与未经冻融试件趋势相似,均可分为上升段、下降段、残余段;受冻融循环作用影响的圆钢管混凝土柱界面粘结性能下降,粘结强度与冻融循环次数成反比,界面滑移量总体呈上升趋势;增大套箍系数可增大试件界面粘结强度,提高圆钢管混凝土柱抗冻性能。根据试验结果,提出考虑冻融循环次数和套箍系数的圆钢管混凝土柱粘结强度计算表达式,计算结果与试验结果吻合良好。

装配式钢结构建筑工程施工技术及管理措施研究

装配式钢结构建筑具有施工周期短、成本低、兼具环保、经济等多重优势,可为整个建筑工程提供强力的支撑,为实现大跨度、大悬挑工程提供保障,确保建筑工程质量、结构安全,加快施工效率。通过对贵州省“两图”钢结构施工技术及管理措施进行简要阐述,重点针对装配式建筑工程钢结构施工技术展开研究,提出了相应的施工管理措施,充分根据工程的结构施工要求,做好钢结构施工的技术管理和质量管理,解决施工中出现的各种问题,加强钢结构施工的规范,对提升工程效益有重要意义。

设计参数对双钢板混凝土偏压构件受力性能的影响

为探究管幕预筑结构受力机理,对双钢板混凝土偏压构件受力性能进行研究。完成了4根双钢板-混凝土组合构件的偏压试验,建立有限元模型,通过计算结果与试验结果的对比,验证了模型的正确性和可靠性。以端部约束形式、界面连接形式、偏心距为参数进行数值分析,结果表明:钢板混凝土偏压构件中,当端部约束足够强(看作刚臂)时,混凝土与两侧钢板共同参与受力,截面应变基本符合平截面假定,不存在界面滑移,在不考虑屈曲的前提下,连接件的设置对构件承载力没有影响,承载力最高;当端部约束不够强,外荷载不能同时作用在混凝土和两侧钢板上时,在钢板与混凝土间设置连接件可提高构件的承载力,钢板与混凝土界面设置为合并重合结点时,构件承载能力最高。

钢和混凝土组合桥梁的结构形式

随着时代的不断发展,科学技术日新月异,一些建筑设计也在不断完善,其中便包括桥梁的建筑工程设计。桥梁是城市建设中的重要环节,既能够横跨江河湖泊,保证交通的便利和人员的安全,又能够增进地域沟通,美化城市环境。而桥梁的结构则是其安全稳定的关键,在当下大多桥梁都采用钢混结构代替了钢板梁结构,使得桥梁更加稳固长久。为此,本文对钢和混凝土组合桥梁的结构形式进行了探讨分析,并预测了未来的发展趋势,能够进一步推动桥梁建设的发展。

新型钢-混凝土组合结构的自动算量研究

为解决目前基于BIM进行组合结构算量存在的精度低、效率低,且不符合我国清单计价规范的要求等问题,文中研究了一种基于BIM的新型钢-混凝土组合结构的自动算量方式。以某缀板式钢管混凝土组合柱结构的Revit三维模型为依托,通过Revit API获取模型族文件的参数,根据我国清单计价规范进行工程量计算规则的编制,并将Revit与Excel结合实现数据的导出,最终实现工程量的自动计算。自动算量方式大幅提升了工程算量工作的精度及效率,并为不同类型的新型工艺组合结构算量提供研究思路和参考。

抗震钢管混凝土韧性柱施工关键技术研究与应用

抗震性能是现代建筑结构必须考虑的重要结构安全问题之一,自复位钢框架结构是近年抗震结构讨论的热点方向。首先,分析了自复位钢框架结构的自复位条件及判据。然后,针对现有结构系列在抗震方面的不足,研究提出了一种新型装配式抗震钢管混凝土韧性柱结构,该结构中的工字钢梁能绕转动螺栓向上或向下转动,使楼板始终保持水平状态,可以有效避免地震时梁柱转动对楼板产生的不利影响;同时L型支撑板可在节点转动过程中屈服耗能,从而保证主体结构在地震过程中始终处于弹性状态,在震后由预应力钢绞线提供的自复位能力使结构恢复到初始状态等优点。最后,针对某工程介绍了抗震钢管混凝土韧性柱的施工工艺和质量控制要点。