Defect Inspection Technology for Steel Truss Suspension Bridges

Steel truss suspension bridges are prone to developing defects after prolonged use.These defects may include corrosion of the main cable or the steel truss.To ensure the normal and safe functioning of the suspension bridge,it is necessary to inspect for defects promptly,understand the cause of the defect,and locate it through the use of inspection technology.By promptly addressing defects,the suspension bridge’s safety can be ensured.The author has analyzed the common defects and causes of steel truss suspension bridges and proposed specific inspection technologies.This research is intended to aid in the timely discovery of steel truss suspension bridge defects.

Composite active control system of roof and side truss cable for large section coal roadway in fold coal pillar area

In order to solve the surrounding rock control problem of large section gangue replacement roadway under complicated conditions, this paper analyzed the impact to the roadway controlling produced by the geological conditions such as high ground stress, folded structure tilted roof asymmetry and soft wall rock, and built the tilt layered roof structural mechanics model to clarify the increase span mechanism of the weak coal instability. Then, we proposed the combined control system including roof inclined truss cable, coal-side cable-channel steel and intensive bolt support. And then by building the structural mechanics model of roof inclined truss cable system, the support principle was described. Besides, according to this model, we deduced the calculation formula of cable anchoring force and its tensile stress. Finally surrounding rock control technology of large section roadway in fold coal pillar area was formed. Field practice shows that the greatest roof convergence of gangue replacement roadway is 158 mm and coal-side deformation is 243 mm. Roadway deformation is controlled effectively and technical support is provided for replacement mining.

南京仙新路长江大桥主桥结构设计

南京仙新路长江大桥主桥为跨径1760 m的单跨钢箱梁悬索桥,主缆垂跨比1/9,边跨跨径580 m,边中跨比0.33。该桥上、下游各设1根主缆,单根主缆由169股127∅5.4 mm镀锌铝高强钢丝索股组成,采用PPWS法施工,钢丝标准抗拉强度2100 MPa。吊索与索夹采用销接式结构,跨中设置柔性中央扣索,短吊索设置关节轴承。主索鞍采用宽鞍槽单纵肋铸焊结合构造,散索鞍采用底座式全铸结构。加劲梁采用扁平流线型封闭整体钢箱梁,总宽31.5 m,梁高4 m,顶板与U肋之间采用双面埋弧全熔透焊接。桥塔采用门形混凝土结构,总高277.3 m,其上横梁为预应力混凝土结构,外包N字造型钢结构;桥塔基础采用直径2.8 m钻孔灌注桩。南锚碇采用外径65 m圆形地下连续墙基础;北锚碇采用沉井基础,平面尺寸70 m×50 m,高50 m。对结构进行静力分析及抗风性能理论和试验研究,结果表明:结构强度、刚度均满足规范要求;在加劲梁上设置0.67 m高中央稳定板、两侧风嘴处设置1 m宽水平稳定板后,大桥的颤振、涡振等抗风性能均满足要求,且具备一定的阻尼储备。

大跨度钢-混结合梁悬索桥涡激振动控制指标体系研究

为保证已建桥梁发生涡激振动后桥梁结构的安全以及桥上行车和行人安全,提出综合考虑人员舒适性、结构受力和停车线形三方面的大跨度钢-混结合梁悬索桥涡激振动控制指标体系。该体系包含9项指标,分别为驾乘人员舒适度、驾乘人员晕动症、行人舒适度(狄克曼指标)、加劲梁强度、加劲梁应力、加劲梁挠度、桥面纵坡、竖曲线半径和停车视距。以武汉鹦鹉洲长江大桥为背景,分别计算了“限速”和“封桥”2个交通管制措施下9项指标对应的涡激振动振幅限值。在此基础上,将9项指标对应的涡激振动振幅限值的最小值作为涡激振动限值建议取值。结果表明:当该桥发生低阶竖弯涡激振动(VS1、VAS1)时,涡激振动的控制因素为加劲梁挠度指标;当大桥发生VAS2模态的竖弯涡激振动时,涡激振动由驾乘人员晕动症指标和行人舒适度指标共同控制;当大桥发生高阶竖弯涡激振动(VAS3、VAS4)时,涡激振动由行人舒适度指标控制。涡激振动控制指标体系及限值标准的计算框架可适用于不同桥型涡激振动限值的计算。

叠加空腹桁架的钢-钢骨混凝土组合转换桁架设计分析与监测

针对某上弦为钢骨构件、腹杆及下弦为型钢的钢-钢骨混凝土组合转换桁架结构,采用PKPM软件对组合转换桁架和其上空腹桁架进行了多个整体模型的弹性对比分析及静力推覆分析。结果表明,施工模拟方式、楼面板刚度模拟方式、混凝土空腹桁架构件徐变、中大震下出铰情况对转换桁架和空腹桁架分担的转换荷载计算值均有较大影响,相关因素应予包络、准确地考虑。对多个子结构组合而成的结构体系,应明晰各子结构在整体中发挥的作用,以及各子结构在相关因素变动情况下的定量变化情况,以保证各子结构性能稳定性和整体结构的安全。工程施工阶段监测表明,叠加空腹桁架的组合转换桁架结构变形及构件应变基本与设计预期相符,转换结构安全合理。

阿里巴巴上海总部类巨型框架超限结构设计

阿里巴巴上海总部大厦采用了类巨型框架结构体系,主要结构构件均采用了钢结构。系统介绍了塔楼超限结构设计的概况,并针对本项目类巨型框架的结构特点和难点进行了阐述。针对塔楼整体结构的不规则性,提出了结构设计的抗震性能目标和抗震加强措施。结构的整体分析结果表明,结构整体指标和抗震性能均能满足既定的设计要求。对特殊及关键的结构部位进行了计算和分析,确保了构件和节点的可靠性及其在整体结构中关键作用。

大跨度钢桁架隔震结构隔震性能及影响规律分析

由于大跨空间结构竖向振动问题突出,水平隔震支座难以有效控制结构的竖向地震响应。将摩擦摆水平隔震支座和空气弹簧-摩擦摆三维隔震支座应用于大跨度钢桁架中,分析钢桁架水平隔震结构和三维隔震结构的隔震控制效果。结果表明,水平隔震和三维隔震均延长了结构自振周期,隔震后一阶振型为上部桁架结构沿水平方向的整体平动。时程分析显示,在普通地震动、近断层脉冲型地震动和远场长周期地震动作用下,水平隔震支座对桁架水平和竖向节点峰值加速度的平均隔震率分别为43.4%和9.2%,三维隔震支座对桁架水平和竖向节点峰值加速度的平均隔震率分别为43.8%和24.4%,水平隔震支座和三维隔震支座对桁架峰值等效应力的平均隔震率分别为4.2%和17.7%。水平隔震支座和三维隔震支座对桁架水平地震响应控制效果基本相同,三维隔震支座对结构的竖向地震响应控制效果更好。

四塔支承超大直径圆环复杂结构设计

上海临港新片区新建一幢地标建筑,该建筑为四幢46.8 m高的塔楼支承一个直径150 m、高度8.6 m的超大直径圆环,结构复杂。结构主要特点是超大直径圆环内侧采用倒三角形空间桁架、楼面梁采用变截面悬挑钢梁,四幢塔楼采用钢框架-屈曲约束支撑-屈曲约束钢板墙结构体系,超大直径圆环和四幢支承塔楼之间采用一个对角铰接、另一个对角滑动支座加黏滞阻尼器的连接方式。由于建筑师的要求,超大直径圆环横截面为外侧开口的C形截面,如何克服圆环外侧开口带来的扭转作用是设计难点。主要进行了支承塔楼的结构设计和计算分析,超大直径圆环的结构选型和抗扭性能研究,圆环和支承塔楼连接设计,支承塔楼和圆环组成的整体结构计算分析,整体结构大震下弹塑性时程分析。设计和研究成果可为圆环结构、多个塔楼共同支承一个上部结构等类似工程设计提供借鉴。

基于改进DEMATEL-ISM的钢桁梁桥施工风险影响因素研究

为提高钢桁梁桥施工过程中的安全管理,对钢桁梁桥施工中的风险因素进行分析,提出了一种基于改进DEMATEL-ISM的评价方法,首先引入三角模糊数对DEMATEL法中的直接影响矩阵进行改进,从而去模糊化以减少专家评价的主观性,再通过DEMATEL法分析各影响因素的影响度、被影响度、中心度与原因度并加以排序,对得到的主要影响因素进行初步分析,利用ISM法对筛选出的影响因素进行层次划分,得到直接层影响因素、过渡层影响因素与本质影响因素,并针对分析得到的5个本质影响因素提出深入的预防预警措施,可为钢桁梁桥施工方向的安全管理提供针对性措施,为事故预防提供一定的参考依据。

钢桁架锥形结构轴压力学性能分析

依托青岛虚拟创享中心的实际工程项目,以钢桁架锥形结构为研究对象,提取了单榀主桁架子结构,并利用Abaqus2023有限元软件对其进行了轴压力学性能分析。重点研究了单榀钢桁架锥形结构的破坏模式和传力机理,同时结合钢桁架腹杆内力分布规律,研究了关键位置处腹杆截面类型以及截面壁厚对单榀钢桁架锥形结构承载力的影响规律,分析结果表明:该腹杆发生压弯屈曲,通过与其他杆件相交节点的连接将内力传递给其他腹杆。截面类型由矩形变成H型时,桁架的极限承载力降低1.3%。变成后,该腹杆的屈曲现象得到一定程度的缓解,整体结构的变形程度相对减小,极限承载力提高2.6%。而截面壁厚由8 mm增加到24 mm时,极限承载力提升17.6%。研究成果可为工程实践提供一定参考。

装配式轻钢框架-短肢组合墙结构抗震性能研究

为研究装配式轻钢框架-短肢组合墙结构的抗震性能,对3个足尺试件(1个轻钢框架结构、1个轻钢框架-短肢桁架结构、1个轻钢框架-短肢桁架组合墙结构)进行了低周反复荷载试验。分析了结构破坏模式、滞回曲线、承载力、刚度退化、变形性能、耗能和应变。结果表明:短肢桁架以及短肢桁架组合墙作为结构第一道抗震防线,高效提升了轻钢框架结构的抗震性能;相对于轻钢框架结构试件,轻钢框架-短肢桁架组合墙结构试件的极限承载力提高了28482%,初始刚度提高了24446%;组合墙内的短肢钢桁架与混凝土的共同工作性能良好,混凝土的约束作用抑制了短肢桁架的屈曲失稳,短肢桁架提高了组合墙核心混凝土的变形能力。所提出的装配式轻钢框架-短肢组合墙结构传力路径明确、抗震性能优越、装配便捷,特别适用于低、多层装配式轻钢组合结构,其设计思路同样可用于其他装配式钢框架结构。

山区钢桁梁斜拉桥设计和工程应用研究

随着交通强国和乡村振兴等国家战略的实施,我国山区桥梁建设的数量和规模与日俱增。文章调研世界范围内2113座山区桥梁(含中国1521座),分析山区桥梁的建设难点和应用现状,阐明山区斜拉桥的关键设计技术,研究山区钢桁梁斜拉桥主梁、主塔及斜拉索的方案选型及构造设计,探讨适用于山区条件的新型斜拉桥施工方法。结果表明:我国是世界上山区桥梁建设最多的国家,贵州省又居我国首位(34.4%)。山区斜拉桥通常具有大跨径、高塔墩、小边主跨比和结构不对称等特点,运输施工易、装配程度高、抗风性能好、抗震性能优和景观造型美的结构设计成为山区桥梁的主流趋势。钢桁梁比钢箱梁斜拉桥更适应于山区的建设条件,公路钢桁梁斜拉桥一般采用两片主桁,N形桁式,主桁高度为6~9m,节间长度为6~12m,梁上标准索距为12~16m。主桁横向联系采用华伦式,桥面系常用板桁组合体系,斜拉索则主要采用钢绞线斜拉索。新开发的缆索吊机法和节段纵移悬拼法解决了山区斜拉桥主梁整节段起吊、运输和拼装的难题,可供类似桥梁借鉴和参考。

大连梭鱼湾专业足球场结构计算与分析

大连梭鱼湾专业足球场主体结构采用钢筋混凝土框架结构,罩棚索桁架结构为轮辐式上斜交下径向双层索网体系,索桁架外侧支承于钢压环,内侧设置索拉环,拉环内侧设置钢挑棚,屋盖膜结构采用张拉膜结构体系。外幕墙采用钢桁架+交叉索网支承单层ETFE膜体系。根据整体结构体系特点和构件的重要性,制定了合理的抗震性能目标,通过抗震性能化设计使结构达到预期的结构性能目标,满足相关规范要求。针对本工程复杂多结构体系特点,结构设计时进行多软件、多模型计算分析,对结构进行抗风荷载、抗雪荷载、抗温度作用、抗震等计算分析,以控制结构变形及承载力,确保结构设计安全合理。

大跨扶梯钢桁架结构现场加载试验与分析

某商场自动扶梯大跨度钢桁架结构需要检测其在正常使用极限状态下的挠度与应力,该钢桁架水平跨度47.9 m,仅在两端设有支座,整体悬空且最高处离地面35 m。现场难以采用直接堆载方式加载,故提出一种空间加载系统。在桁架节点处悬挂精轧螺纹钢筋,以地下室楼板作为反力装置,利用千斤顶完成加载。首先对加载系统进行承载力、整体稳定及局部稳定验算,采用SAP2000有限元软件对地下室梁板结构进行验算,发现竖向拉力会导致原结构梁板开裂,因此选择在板上堆载的方式以减少拉力对原结构的影响。现场试验结果表明,该加载系统对原地下室梁板结构未造成损害,钢桁架实测挠度和应力情况与原结构设计计算相符。

超大跨鱼腹式轮辐索桁架结构施工成型方法与结构敏感性研究

超大跨鱼腹式轮辐索桁架结构形式新颖,施工成型难度大,受加工误差和施工偏差影响大。为此,需通过大量仿真计算分析,找到合理可行的施工成型方法;对各种误差和偏差进行研究,找到敏感性较强的拉索、耳板等构件,为施工过程控制提供依据。以卢赛尔体育场超大跨鱼腹式轮辐索桁架结构为研究对象,通过施工过程数值仿真,对3种施工成型方法进行结构内力、变形等力学响应分析与比选;通过施工监测结果验证选择的最优成型方法的合理性和可行性;通过在计算模型中引入一定缺陷的方法,研究了拉索长度误差和节点板施工偏差对结构内力的影响。研究结果表明,采用优选方案后,在模拟提升过程中各榀索桁架索力接近且变化一致,环索径向位移控制在800mm以内;径向索索力监测值和模拟值偏差在10%以内;加工误差和施工偏差对本榀索桁架索力影响较大,对间隔1榀的索桁架索力几乎无影响。

武汉光谷电竞馆建筑结构一体化设计与分析

武汉光谷电竞馆采用框架-剪力墙结构体系,为了实现荷载传递,结构中局部使用了钢斜撑、吊挂、托柱转换等结构形式。由于比赛大厅及建筑造型的影响,6层和屋面均采用大跨度钢桁架结构。建筑折面外表皮钢网格结构与主体结构采用一体化设计,从而达到结构与建筑形态的统一协调。本工程属于特别不规则的高层结构,运用多个计算软件对结构进行了静力弹性分析、弹性时程分析、中大震下的等效弹性分析和大震弹塑性分析。各项计算结果对比分析表明,结构满足预定的C级性能目标。最后,给出了本工程结构所采用的施工阶段分析步骤,并介绍了6层大跨度钢桁架典型支座节点设计、外表皮钢网格结构与内部混凝土结构的连接节点设计。

济阳黄河公铁两用特大桥主桥设计关键技术

济阳黄河公铁两用特大桥主桥为四塔三主跨、非对称矮塔钢桁梁斜拉桥,孔跨布置为(84+144+228+240+300+120+60)m。桥塔采用扁钢箱形桥塔,主墩采用矩形截面实心门式墩,主墩基础采用直径2 m钻孔灌注桩,主梁采用双层板桁结合的钢桁梁。通过结构体系比选,主桥采用塔梁固结、塔墩分离的结构体系,可显著降低长联钢结构温度效应。主梁采用超宽双主桁直桁及铁路桥面非行车道区域镂空设计,构造简洁且能很好地与结构体系相适应。铁路桥面系顶板采用不锈钢复合板,提高了耐久性和经济性;公路桥面采用压重设计,解决了负反力问题。该桥桥塔采用了融入齐鲁文化的“齐鲁之魂”造型,使结构更好地融入周围环境。主梁节段模型和全桥气弹模型风洞试验表明,主梁的颤振性能、涡振性能及静风稳定性均满足抗风安全需求。通过阻尼器斜置的减隔震设计方案,解决了桥梁顺桥向及横桥向2个方向的抗震难题。应用钢结构桥梁参数化建模、智慧建造及健康监测技术,保障桥梁结构安全。

某带空腹桁架的科研楼结构设计

该结构采用框架-剪力墙结构体系,该项目存在竖向抗侧力构件不连续、楼板局部不连续、扭转不规则特点。针对项目扭转不规则,设置了屈曲约束支撑,取得了较好的抗扭转效果。针对竖向抗侧力构件不连续,同时为实现通高大堂,在4层设置了空腹桁架;基于“强化转换层及其下部,相对弱化转换层上部”的设计思想,定量给出了空腹桁架控制指标和内力调整措施。空腹桁架下弦杆采用了预应力型钢混凝土梁的设计,给出了该梁的抗弯、抗剪计算公式。

预应力倒三角管桁架钢屋盖滑移施工技术

广交会展馆四期展馆扩建工程地处城市核心区,环境复杂,铁、隧、馆多重结构交互。工程体量大,结构复杂,施工难度大,总工期仅644d,在同类工程中工期最短,工期履约压力大。其中展厅屋盖钢结构为预应力倒三角管桁架结构,钢构体量大。针对此屋盖钢结构特点、难点,从缩短工期、高效建造方面开展研究,创新提出超长大跨度钢桁架分段等节奏滑移施工技术,即展馆两侧附属混凝土结构先行施工,提供滑移支撑体系,屋盖钢结构滑移与展厅下部2层主体混凝土结构同步施工,实现了展厅屋盖钢结构提前插入安装,各专业平面、立面穿插施工,缩短了关键线路工期;研发了基于装配式、自稳定高空平台的大跨度钢桁架拼装技术,实现超长大跨度重型钢桁架分单元快速拼装;针对主体结构作为滑移支撑体系两侧异标高的特点,设计双向滑移轨道,并研制滚针式滑靴及动力系统,确保滑移安全稳定;应用倒三角预应力钢绞线快速穿束和张拉技术,解决了超长预应力筋穿束张拉与高空滑移技术难题;液压同步控制系统与智能施工监测确保了大跨超重钢桁架屋盖滑移的应力、应变可控,按方案模拟过程平稳进行。

钟祥市文化综合体项目科技馆结构设计

钟祥市文化综合体项目由四个场馆组成,其中科技馆的建筑设计以高大空间为主,结构具有大跨度、大悬挑的特点。科技馆屋面四周的大跨外挑区域采用钢框架+钢桁架+预应力拉索组成的钢结构悬挂体系;屋面为带有预应力拉索的双向平面钢桁架,通过桁架端部的高强钢拉杆来传递下方悬挂区的荷载。针对悬挂体系的强度及稳定性进行了屈曲分析,对悬挂体系防连续倒塌能力、复杂节点分别进行了防倒塌专项分析、节点有限元分析。结果表明:该工程设计安全、经济、合理。