杭州西站桥建合一承轨层复杂关键节点抗震性能试验研究

针对承轨层复杂关键节点,设计1/8缩尺试件,并进行低周往复试验和数值分析,以研究其抗震性能。所选节点为左右等高、等跨和左右不等高、不等跨的预应力箱梁-钢管混凝土柱节点JD-1和JD-2。由于箱梁宽度大于柱宽,故节点区增设柱帽,梁腹板内纵筋及预应力筋从节点两侧柱帽穿过。对节点的承载力、刚度、延性、耗能能力及钢筋和预应力筋应力、应变进行分析。研究结果表明:节点JD-1和JD-2分别主要表现为梁端弯曲破坏和上柱端部压弯破坏,均达到了强节点弱构件的设计目的;从节点的滞回性能、承载力退化规律、延性及耗能能力等可以看出其具有良好的抗震性能。

杭州大剧院的结构设计

杭州大剧院工程建筑设计新颖独特 ,给结构设计带来了很多新的课题 ,如斜桩设计、特殊体型结构的抗风设计、大跨度空间钢结构设计、大面积圆锥面玻璃幕墙设计、双墙声学缝设计等。文中介绍了杭州大剧院结构设计的基础设计、风洞试验和上部结构设计以及声学设计对结构的影响等主要内容。

波形钢腹板箱梁体外预应力隔板式转向结构试验研究

为了解大跨波形钢腹板箱梁体外预应力横隔板式转向结构的受力性能,以港珠澳大桥连接线工程前山河特大桥主桥[(90+160+90)m波形钢腹板连续箱梁桥]为依托,采用现场试验与有限元分析相结合的方法,研究转向结构的受力特点、应力分布及易开裂区域,并提出设计构造建议。结果表明:横隔板式转向结构的竖向受力主要为转向器上部区域受压、下部区域受拉;横隔板式转向结构配筋受拉计算时应考虑1.25倍的体外预应力相互影响系数;转向装置对横隔板的局部影响集中在转向孔道直径的1倍范围内;混凝土抗拉面积应按1倍转向孔道尺寸计算,转向孔道水平间距应不小于2倍转向孔道直径;在孔道附近设置环向钢筋、增加横隔板与箱梁底板连接部位的宽度可降低局部拉应力。

超大直径高水压无粘结预应力涵管原型模型试验

吉林引松工程是国务院确定的172项重大水利工程之一,是吉林省有史以来投资规模最大、难度最大的大型跨区域引调水工程。内径5.1 m的超大型现浇混凝土预应力输水涵管能否成功应用,是引松供水工程重大关键技术难题之一。通过开展1∶1原型结构模型试验,系统研究了钢绞线预应力变化规律、沿程孔道摩阻力以及张拉锚头摩阻力损失情况、不同工况下混凝土涵管应力变形规律、伸缩缝变形规律等关键问题。在预应力涵管地面水力高压试验封堵技术、全分布式光纤感测技术、磁弹效应测试技术、水下收敛变形测试技术、双螺旋对偶的预应力涵设计方法、气-液复合加压稳压技术、涵管预应力结构三维非线性数值仿真技术以及极度严寒条件下的模型试验技术等方面取得了创新性成果,成功地优化了设计方案、改进了施工工艺。研究成果为推动水利水电工程中预应力输水涵管设计方法的发展提供了技术支撑。

首都博物馆新馆大跨度结构设计中的创新技术

首都博物馆新馆上部大跨度钢结构受力复杂。利用风洞模拟大气边界层气流,对屋盖上、下表面和建筑外墙在各种风向角下的风压分布情况、风环境等进行了测试。在屋盖挑檐的端部设置百叶,有效地减小了长悬臂结构的风荷载效应。从多自由度体系在脉动风荷载作用下的运动方程出发,根据随机振动理论推导出了用于大跨度结构计算的风振系数公式,并考虑了场地类别、结构阻尼比对脉动增大系数ξ的影响。在国内首次采用热完成工艺成型方管作为主桁架的弦杆与腹杆,桁架的腹杆与弦杆直接相贯焊接,为了使设计经济合理,采用了多种方式提高节点的承载力。针对传统柱间预应力支撑体系存在的张拉过程复杂、柱顶偏移不易控制、在柱间桁架下弦杆引起附加轴力等问题,提出在中柱两侧布置人字形拉杆的支撑形式,大大简化了预应力张拉过程,有效避免了柱顶的偏移,减小了柱间桁架下弦的附加轴力。

厦门嘉庚体育馆结构设计

厦门嘉庚体育馆为空间球体结构,采用预应力管桩,看台为混凝土结构,屋顶为三角形Q345C钢管桁架,桁架的跨度、高度、弧线曲率各不相同,节点连续相贯,整个桁架成空间梭形;采用风洞试验结果,进行风荷载计算;结构分析使用Sap845.1版与Sap2000进行对比,其分析结果合理、精确。

装配式预应力软钢阻尼器试验研究

为改进传统软钢阻尼器因焊接造成耐疲劳性能差、屈服承载力较低的缺陷,提出了装配式预应力软钢阻尼器。对4个不同预紧力的装配式预应力软钢阻尼器和1个传统焊接软钢阻尼器试件进行了拟静力测试,根据试验结果提出了装配式预应力软钢阻尼器的本构关系。结果表明:装配式预应力软钢阻尼器性能稳定,耗能能力强,随着预紧力增大耗能能力增强,其耗能能力与预紧力呈现正相关关系;装配式预应力软钢阻尼器循环加载60圈仍未发生疲劳脆断,性能仅降低8.5%,耐疲劳性能优异;装配式预应力软钢阻尼器的恢复力模型可用OpenSees中Steel 01单轴本构关系进行模拟。试验发现当装配式预应力软钢阻尼器上、下端设置多根预应力筋时,先张拉预应力筋发生了应力松弛,影响了装配式预应力软钢阻尼器的力学性能。

预应力钢筋-混凝土组合梁设计及施工措施

在大跨度工程中,为保障梁结构的稳定与安全,通常会选择预应力钢筋-混凝土组合结构。在前期组合梁设计时,需要重点关注组合梁截面选型、预应力索布置、张拉方法等内容。采用模型加载试验,若强度、挠度、稳定性等指标达不到组合梁建设标准,则需要重新设计,直到各项指标均满足要求后,生成最终的设计图纸,从而保障预应力钢-混凝土组合梁的安全。首先介绍了组合梁的设计流程和设计要点,其次概述了施工期间应重点控制的技术措施,最后总结了预应力组合梁加载测试所用的仪器、测点的布置,并对测试结果进行了简要分析,为预应力钢-混凝土组合梁设计与施工提供了技术参考。

某中学运动场预应力束连接器事故处理及结构荷载试验

简要介绍了某中学运动场预应力施工中钢绞线连接器发生失效的情况,对事故产生的原因进行了分析,提出了无粘结预应力搭接加固处理方案,并成功地进行了实施。通过大型现场荷载试验,对采用连接器的超长预应力次粱结构的使用性能及连接器的可靠性进行了检验。

高温作用下结构预应力损失的灰色预测

简述了灰色理论的特点和建模过程,以钢绞线为例用不同的高温进行预应力损失的试验,由获得的试验数据建立了灰色预测模型.并用后验差比值的方法,检验了预应力预测模型的精度.检验结果表明,该模型预测效果较好,达到精度要求.

装配式预应力钢梁受弯性能试验研究

为研究装配式预应力钢梁预应力梁段的受弯性能,对2个预应力简支钢梁试件进行静力加载试验,分析预应力钢梁段的弹塑性阶段受力机制和控制截面的应力变化规律。采用有限元分析方法研究预应力钢梁受弯全过程的受力机理和初始索力对构件承载力的影响。研究结果表明:预应力钢梁受弯过程为弹性-弹塑性-塑性3个阶段,在预应力作用下钢梁弹塑性阶段承载力会缓慢增加。增加初始预应力能有效提高结构的弹性极限承载力和极限承载力,但对结构的延性不利。塑性阶段钢梁跨中塑性铰的形成机理是受压翼缘先屈服,随后受拉翼缘屈服,屈服范围不断扩大,最终在整个梁高范围内形成塑性受力区。"T"形锚固区在加载过程中"—"部位受拉,"T"形下部顶点受压且应力较大。

钢管混凝土柱-预应力梁节点抗剪性能研究

为研究钢管混凝土柱-预应力混凝土梁节点的抗剪受力性能,进行了单调对称的静力试验。对节点的荷载-位移曲线以及荷载-钢筋应变关系进行了分析,结果表明:该类节点的整体抗裂性能好、刚度大、挠度小,有充足的抗剪承载力。当在大荷载作用下,预应力梁发生剪切破坏时,节点核心区并未发生破坏。有限元分析结果与试验结果吻合较好。

体外预应力加固技术在大跨度结构改造中的应用

依托通过抽柱增大既有建筑物使用空间工程实例,介绍体外预应力加固技术在大跨度结构改造中的应用。采用PKPM,ABAQUS软件对预应力钢桁架梁应力、变形进行计算分析。为确保加固后的大跨度结构安全、适用,现场采用静载试验进行正常使用极限状态检验。对加固工艺流程进行介绍,并对实际加固效果进行分析。研究结果表明,预应力钢桁架梁变形及裂缝宽度满足规范限值要求。

无黏结预应力型钢混凝土梁-型钢混凝土柱框架抗震性能研究

为研究无黏结预应力型钢混凝土(UPSRC)结构的抗震性能,对1榀由UPSRC梁和型钢混凝土(SRC)柱构成的8.2 m跨长框架进行了水平反复加载试验。根据已有文献中普通SRC及有黏结预应力型钢混凝土(BPSRC)框架的试验结果,对比研究了UPSRC框架的破坏机制、刚度退化、能量耗散以及残余变形等抗震特性。结果表明:水平反复荷载作用下UPSRC框架在梁端及柱底位置形成塑性铰,以截面受弯破坏为主;达到80%的峰值荷载设计值后卸载,梁端预应力布置侧的裂缝均基本闭合;UPSRC框架的耗能能力和变形恢复能力介于SRC框架和BPSRC框架之间,SRC框架耗能能力最强,而BPSRC框架自恢复能力最优。另外,设计了4个分别采用UPSRC、BPSRC、SRC及普通无黏结预应力混凝土(UPC)梁的两跨三层平面框架模型,且各梁按受弯承载力相近原则设计。其中,UPSRC梁的总含钢量高于UPC梁的,但低于SRC梁的。利用OpenSEES程序对4个模型进行动力时程分析,对比发现,各框架中梁的总用钢量越大,梁端的损伤程度会降低,但相应的柱端损伤更严重。

上海浦东国际机场候机楼R2钢屋架足尺试验研究

本文介绍了上海浦东国际机场候机楼张弦梁式钢屋架足尺模型在预应力张拉和加载两阶段的试验研究。与试验结果的比较表明，文中建立的张拉非线性分析模型和整体结构受力分析模型是适用的；试验结果和数值分析还表明，屋架在静力荷载作用下的结构分析可以采用线性理论。

2008奥运会羽毛球馆大跨度新型弦支穹顶结构体系的优化设计选定

简要总结了2008奥运会羽毛球馆的建设背景,落实"绿色奥运,科技奥运,人文奥运"理念的思路和措施,阐述了预应力弦支穹顶结构新体系优化设计及选定过程,概括了本工程在体系优化设计、结构整体稳定分析、张拉施工仿真模拟、结构静力和动力模型试验、结构健康监控等研究工作。本文研究成果直接用于2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶结构设计和施工,可供今后同类结构的设计、施工参考。

高温作用下1860级预应力钢绞线蠕变性能试验研究

预应力钢绞线高温下蠕变性能是进行预应力钢结构抗火性能研究必须考虑的重要因素。以1860级低松弛预应力钢绞线为对象,开展高温下蠕变研究。以温度和应力水平为参数,进行了12根钢绞线高温下的蠕变试验。试验时先升温至设定温度,恒温30 min后开始张拉至预定应力水平。试验过程中保持应力和温度恒定,测定蠕变随时间的变化规律。结果表明,钢绞线承受蠕变的能力与温度及应力水平的组合有关。应力和温度均较高时,蠕变很快从平稳发展阶段发展为突然破坏阶段。温度越高,钢绞线能抵抗的蠕变应力水平越低;应力水平越高,能经受的蠕变温度越低。通过拟合试验结果,得到钢绞线高温蠕变与时间关系计算式。对蠕变试验尚未断裂的钢绞线的中丝在温度恢复到常温后进行抗拉强度试验,结果表明,蠕变应变对温度恢复到常温下钢绞线试件的抗拉强度影响较小。

预应力型钢混凝土框架结构竖向反复荷载作用下抗震性能试验研究

通过对1榀柱中内置型钢和1榀梁柱均内置型钢的预应力型钢混凝土框架的竖向反复荷载试验,研究预应力型钢混凝土框架的破坏机制、滞回特性、延性、刚度和耗能等性能。结果表明:预应力型钢混凝土框架梁是梁铰破坏机制,极限状态时"拱效应"提高了框架梁的承载能力;预应力型钢混凝土框架梁滞回曲线饱满,变形恢复能力小于普通预应力混凝土框架梁;预应力型钢混凝土框架梁位移延性系数均值为4.8,普通预应力混凝土框架梁的为4.18,均有较好的延性;等效黏滞阻尼系数介于0.258～0.323之间,说明2个试件破坏时截面具有良好的耗能能力;参数分析表明,试件延性系数受含钢率影响不大,随内置型钢截面高度与梁截面高度比值增大而增大。

两种索撑节点的张弦梁静载试验研究

为研究不同索撑节点对张弦梁受力性能的影响,设计了连续式索撑节点和间断连续式索撑节点两榀模型。通过对两榀模型在预应力、跨中集中荷载及不对称集中荷载三种工况下进行静力试验,从索力损失、拉索伸长量等方面进行分析。结果表明:两种模型的索力损失相比于索力为小量,且索力均随着外部荷载的增加而线性增加,两种模型的索力大小差不多;跨中集中荷载作用下,间断连续式索撑节点张弦梁两侧的索力差几乎不变,而连续式索撑节点张弦梁两侧的索力差随外荷载增加而增大;不对称集中荷载作用下,连续式索撑节点张弦梁两侧的索力差几乎不变,而间断连续式索撑节点张弦梁两侧的索力差随荷载增加而增大。

预应力混凝土结构钢绞线有效应力测量与评估方法

预应力混凝土结构中钢绞线的有效应力是确定其承载能力、进行预应力结构安全评估的关键参数。为测量预应力混凝土结构中钢绞线有效应力,提出了测量卸载偏轴应变并乘以修正系数K来确定钢绞线有效应力的方法,进行了应力水平为0.32~0.74时钢绞线加、卸载拉伸试验,基于试验数据,提出了轴向应变、偏轴应变和钢绞线应力的计算关系。结果表明,按轴向应变计算钢绞线的应力误差较大,而按修正后的偏轴应变计算,钢绞线应力计算值与实测值吻合较好。基于试验结果,确定了偏轴应变修正系数K的取值为1.1。