重庆渝湘复线双堡特大桥主桥设计

重庆渝湘复线双堡特大桥主桥为2×405 m连续上承式钢管混凝土变截面桁架拱桥,矢跨比1/4.75,悬链线拱轴线,拱轴系数1.55。主拱圈由两幅拱肋和风撑组成。拱肋采用四肢格构式结构,单幅拱肋宽7.5 m,两幅拱肋横向中心距17.5 m。拱肋弦管采用Q390D钢,直径1400 mm,内灌C70自密实混凝土。风撑采用米字撑。拱上立柱采用双肢排架式空心矩形截面钢箱结构,桥面系采用连续钢-混组合梁,单跨27 m。中央拱座基础采用“浅挖拱座+桩基础”的构造形式,以适应岩溶发育区地质条件及降低连拱效应。拱肋采用900 m超长缆索吊装配合自平衡斜拉扣挂系统大节段吊装,桥面系采用地面组拼并张拉预应力、整体吊装的装配式施工方案。

部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥冲击系数

为研究部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥车激动力放大效应,以某3跨连续部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥为研究对象,通过桥梁冲击系数定义求得桁梁桥挠度冲击系数与轴力冲击系数。对比分析了不同车速、桥面不平度、车重、填充系数等因素对桁梁桥冲击系数的影响,并采用MATLAB软件对共867个冲击系数进行拟合优度检验,得到95%保证率下桁梁桥冲击系数统计值。结果表明:部分填充混凝土后能有效降低矩形钢管组合桁梁桥下弦杆动力响应,但并没有降低桁梁桥在车辆荷载作用下的动力放大效应;车速对桁梁桥冲击系数的影响规律不可预测;桥面不平度是影响冲击系数的重要因素,桁梁桥关键截面冲击系数随桥面恶化显著增大,最大增幅约为400%;随着车重降低,桁梁桥关键截面冲击系数增大,最大增幅约为200%;随着混凝土填充系数的增大(下弦杆混凝土填充长度增加),由于桁梁桥下弦杆相对刚度提高,其冲击系数值略有增大;桁梁桥关键截面轴力冲击系数大于挠度冲击系数。在95%保证率下,该部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥冲击系数统计值为0.223,小于美国规范、澳大利亚规范、英国规范和加拿大规范中的冲击系数取值,但大于中国规范中的冲击系数取值,应引起桥梁设计者的高度重视。

钢管拱切线拼装坐标修正在ANSYS中的实现方法

钢管混凝土拱桥钢管拱肋多采用分段安装,可采用ANSYS的生死单元进行过程分析,受到未激活单元虚位移影响,节段单元在ANSYS程序中并非在切线位置上激活。针对桁式断面的钢管混凝土拱桥,提出用悬臂端节点位移平均值作为拱肋整个截面的位移来修正激活前的单元坐标,使其处在前一节段的切线位置上;给出了坐标修正的计算公式,编制了钢管拱安装计算命令流,用于一座320m跨钢管混凝土拱桥施工中。结果表明:在实现扣索一次张拉的前提下,实测扣索力与理论索力的误差在3%以内,上、下游拱肋高程差控制在5mm内,成拱后的拱肋线形与裸拱自重线形吻合良好。

德余高速乌江特大桥主桥设计

德余高速乌江特大桥桥位处江面宽、岸坡陡,对(203+450+203)m组合梁斜拉桥和计算跨径475 m上承式钢管混凝土拱桥2个桥型方案进行比选,最终采用景观好、造价低、易养护的上承式钢管混凝土拱桥。主桥拱轴线采用悬链线,拱轴系数2.2,矢高90 m,矢跨比1/5.278。主拱圈由两幅拱肋组成,单幅拱肋为四肢等宽变高桁架结构,腹杆为钢箱和H形截面,竖腹杆与拱轴线中心径向布置。拱上立柱为钢箱截面,与拱肋、桥面系钢梁刚接。桥面系为槽形钢箱梁+粗骨料活性粉末混凝土桥面板的连续组合结构。拱座为梯形结构,采用扩大基础,交界墩采用变截面薄壁墩。采用斜拉扣挂、缆索吊装安装主拱节段、立柱单元及主梁构件。结构静力、稳定性计算及拱座受力验算均满足设计要求。

南京某国家级重点实验室结构方案设计

文章以南京无线谷紫金山实验室为背景介绍其结构方案设计。紫金山实验室是国家级重点实验室,由于其特殊的建筑功能需求,存在着各种大空间暗室,在结构上表现为多层通高、高位转换等。经过各种结构方案设计研究比较,最终采用受力合理的屋顶吊挂桁架的方案,通过矩形钢管混凝土柱和屋面钢梁刚接的方案来减少计算长细比,从而解决柱子长细比超限问题,同时通过合理布置斜撑来调整整体方案的平面不规则情况。最后采用了钢结构框架-部分支撑-屋顶吊挂桁架的结构体系。

标准火灾作用后矩形钢管混凝土柱剩余承载力的研究

通过对6个矩形截面钢管混凝土柱按ISO-834标准升温曲线升温作用后的试验,研究火灾作用后矩形钢管混凝土柱的力学性能和剩余承载力.结果表明,在本次试验参数范围内,火灾后裸钢管混凝土柱的承载力损失严重.在确定了钢材和混凝土在高温作用后应力~应变关系模型的基础上,本文计算了火灾作用后矩形钢管混凝土压弯构件荷载~变形关系曲线,理论计算结果得到试验结果的验证.在分析了各参数,如火灾持续时间、构件截面含钢率、钢材种类、混凝土强度等级、荷载偏心率、构件长细比、截面高宽比和构件截面尺寸等影响的基础上,本文提出火灾作用后矩形钢管混凝土柱承载力实用计算方法.

矩形钢管混凝土桁架静力性能非线性有限元分析

为了研究矩形钢管混凝土桁架的静力性能和分析模型,采用非线性有限元法,建立了两种不同的杆系模型,并将分析结果进行比较.结果表明:单材料模型对矩形钢管混凝土桁架的分析结果较为可靠,但材料本构关系成为有限元分析的关键;矩形钢管混凝土桁架的破坏并不是杆件造成的,而是由节点失效引起的,且失效将发生在相对变形量较大的节点位置;分析所得极限承载力为桁架节点发生塑性变形时荷载值,与桁架整体极限承载力稍有偏差,但分析模型能够满足桁架在桥梁结构中的设计要求.

矩形钢管混凝土桁架与圆形钢管混凝土桁架受力性能对比分析

应用非线性有限元方法,对矩形钢管混凝土桁架的受力性能进行了分析,并与圆形钢管混凝土桁架的受力性能进行了比较。结果表明:矩形钢管混凝土桁架的承载力相对于圆形钢管混凝土桁架的承载力要低些,但是结构的塑性和延性都相对较好,与圆形钢管桁架的差别不大;另外,由于矩形钢管混凝土桁架在制作和施工上的方便,弥补了承载力相对较低的缺陷,在经济上仍具有一定的优势。因此,矩形钢管混凝土桁架在桥梁工程上具有较为广泛的应用前景。

反复荷载作用下矩形钢管混凝土柱的滞回性能研究

文中首先建立了钢管与核心混凝土界面的粘结-滑移滞回模型、考虑包辛格效应的钢材单轴滞回模型和考虑矩形钢管约束效应后内填混凝土的单轴应力-应变滞回模型。在截面纤维模型的基础上,建立了考虑界面粘结-滑移的矩形钢管混凝土柱分析模型,用Fortran语言编制了相应的全过程分析程序。考虑轴压比和截面高宽比两个因素,对19个矩形钢管混凝土试件进行了数值模拟计算,并对荷载-位移滞回关系进行了初步的理论分析。

上海国际汽车会展中心钢管桁架展厅结构设计

较为详细地介绍了上海国际汽车会展中心大跨度钢管桁架展厅的结构设计过程。采用变截面鱼腹式三角形单跨钢管桁架,钢管之间直接相贯焊接。应用空间整体模型的分析方法。

矩形中空夹层钢管混凝土短柱力学性能的数值分析

在确定组成矩形钢管混凝土的钢材和核心混凝土应力应变关系模型的基础上,利用数值解法对矩形中空夹层钢管混凝土轴压构件的荷载-变形关系进行了全过程分析.

相贯节点矩形钢管桁架通廊结构设计问题探讨

通过对某通廊工程结构设计的经验总结,分析了相贯节点矩形钢管桁架结构计算、节点设计和构造处理中应注意的一些问题,并提出了相关建议,以供工程设计人员参考。

主管内填混凝土对矩形钢管桁架受力性能影响

为了解主管内填混凝土对矩形钢管桁架受力性能的影响,在试验研究的基础上,进行了主管内填混凝土对矩形钢管桁架结构节点、杆件承载力和刚度的影响分析,并探讨了其失效机理。结果显示:主管内填混凝土改变了节点的失效模式,但节点仍然是桁架结构的薄弱部位;主管内填混凝土能够明显提高受压节点的承载力和刚度,但受拉节点的承载力和刚度提高程度不明显;主管内填混凝土能够很好地协助受压主管受力,并提高受压主管刚度,而受拉主管的承载力和刚度提高程度不明显;对受压支管承载力有一定影响,而对受拉支管影响很小。探讨了目前规程关于受压节点的破坏模式和承载力计算,以及主管内填混凝土后的矩形钢管桁架结构变形的计算,提出了考虑节点变形影响的实用计算方法,为主管内填混凝土矩形钢管桁架结构的应用提供参考。

空间倒三角形管桁架的整体稳定研究

空间倒三角形管桁架的稳定性直接影响其承载力。针对不同跨度的空间倒三角形管桁架,按静力分析结果确定截面参数,然后以管桁架结构的高跨比和宽高比作为变量建立了96个结构模型,利用有限元软件进行特征值屈曲分析和非线性屈曲分析。结果表明:高跨比的增大可以提高管桁架的稳定承载力,但结构会出现静力承载力小于稳定承载力的现象;宽高比对管桁架的稳定承载力影响较小,当高跨比不小于1/15时,一定范围内其宽高比的减小可以增大管桁架的稳定承载力,当高跨比小于1/15时,宽高比的减小可以降低管桁架的稳定承载力;同时,对75 m跨度的管桁架设置了中部空间侧向支撑,结果表明侧向支撑能大幅提高结构的稳定性。

焊接箱型截面构件在不同焊缝熔深下承载力性能试验研究

为了有效改善大跨度桥梁中管翼缘焊接箱型截面构件的耐久性问题,提出采用耐候钢代替普通钢的管翼缘箱型截面梁;同时,为了研究耐候钢管翼缘焊接箱型截面构件填充混凝土后,在全熔透和部分熔透条件下的单轴承载力性能,开展了焊接矩形截面在3种不同焊缝熔深下的耐候钢管混凝土截面轴压短柱试验研究;分别测试每个试件在单轴压力作用下的静态应变、动态应变,以及竖向位移和侧向位移;对比构件承载力的试验结果及理论分析结果,得出不同熔深下焊接箱型截面管翼缘组合构件的承载力性能。研究结果表明:1)耐候钢管翼缘焊接箱型截面构件的全熔透焊缝承载力高于部分熔透焊缝承载力。2)构件开裂时的竖向位移值,全熔透构件比部分熔透构件大;不同熔深下构件的横向位移值,测点L4随轴压荷载的增大而增加,测点L3随轴压荷载的增大先增加后减小。3)构件内部混凝土应变值,开裂时全熔透构件比部分熔透构件突变小;构件表面钢材竖向应变,整体受压,且随荷载增大而增大;构件表面钢材横向应变,整体受拉,局部在顶部四角位置受压。

矩形钢管屋架的试验研究

本文阐述了24m矩形管钢屋架的足尺试验,研究了矩形管钢屋架的承载性能,分析了该屋架的薄弱环节和节点次应力的影响,并为设计计算提出了建议。

矩形钢管混凝土桁架受压弦杆的计算长度

桁架受压弦杆受到相邻杆件的约束,其计算长度不能直接按两端铰接或两端固定杆件来取值。基于合理的假定,考虑相邻节间弦杆内力比对矩形钢管混凝土桁架受压弦杆计算长度的影响,推导出矩形钢管混凝土桁架受压弦杆屈曲的特征方程,给出相应的计算长度系数,并对不同截面的矩形钢管桁架受压弦杆进行了有限元计算。结果表明,采用计算长度系数的计算结果与有限元计算结果吻合较好,相邻弦杆的内力比对受压弦杆的计算长度影响明显,考虑相邻弦杆的内力比对计算长度的影响后,受压弦杆的计算长度系数有所减小。最后给出了便于工程应用的受压弦杆计算长度系数简化计算公式。

考虑单侧翼缘受载腹板屈曲的不锈钢钢管设计

本文给出了冷成型不锈钢方钢管和矩形钢管在腹板屈曲时的设计公式。研究了两种单翼缘加载的情况,一种是端部单翼缘加载,另一种是内部单翼缘加载,此外还研究了内部加载的情况。采用屈服线理论预测了不锈钢管截面的腹板屈曲强度。屈服线理论模型是在试验中观察到的破坏模式的基础上发展起来的。在屈服线模型基础上采用不同的假定,给出了计算冷成型不锈钢方钢管和矩形钢管的腹板屈曲强度的三种设计方法。其中两种腹板屈曲设计方法是完全采用屈服线分析理论推导出来的,另外一种设计方法是综合理论分析和经验分析得到的。将试验得到的腹板屈曲强度和这三种设计方法得到的屈曲强度进行了对比。结果表明采用纯理论推导得到的设计方法计算得到的腹板屈曲设计强度偏于保守,而综合了理论分析和经验分析得到的设计方法其计算的腹板屈曲设计强度值比较合理,可以用于单翼缘受载时冷成型不锈钢管的设计。

钢管混凝土异形柱抗侧刚度的计算

钢结构住宅设计中,为避免室内露柱露梁,可采用钢管混凝土异形柱框架,但钢管混凝土异形柱如何参与计算成为制约结构计算的难点。分析了等面积代换和等弯曲刚度代换成矩形截面钢管混凝土柱存在的缺陷,利用平截面假定和叠加原理,通过异形柱在纯弯曲状态下的变形分析,推导了钢管混凝土异形柱的抗侧刚度,并与有限元计算结果进行了对比。结果表明,对于存在对称轴的等肢厚T形和十字形截面,将其按等弯曲刚度等代成矩形截面计算其抗侧刚度是可行的,而对于L形截面和非对称T形、十字形截面,则需要考虑扭转影响。

基于遗传算法的大跨钢管混凝土桁式拱肋多目标优化

钢管混凝土拱桥因受力性能好、施工方便、稳定性好、美观等诸多优点,成为了近年来发展最快的桥型之一。此外,钢管混凝土拱桥相对梁桥跨度更大,相对于悬索桥和斜拉桥经济性更好,是目前主跨300~500 m的主要建设桥型。然而传统大跨钢管混凝土拱桥设计中拱肋截面参数确定存在效率低及现有以造价为单目标的结构优化方法所得到结构的性能偏低等问题,基于此,平均单位长度拱肋造价和截面面内抗弯刚度被选取作为优化目标,建立了4管桁式钢管混凝土变截面拱肋的多目标优化模型,并利用NSGA-Ⅱ遗传算法进行了求解,实现了大跨度钢管混凝土拱桥拱肋造价和稳定性2个方面的优化。实例计算结果表明:NSGA-Ⅱ遗传算法可快速、准确地求解出钢管混凝土变截面拱肋以造价和抗弯刚度表征的Pareto最优解集,是该类组合结构多目标优化问题一种高效的求解手段;所得到的Pareto最优解集可供工程决策者和设计者快速选择出同时满足造价较低和抗弯刚度较大的最优拱肋截面参数,显著提高了设计效率和设计方案的合理性;拱肋截面面内抗弯刚度与结构整体竖向刚度及面内稳定性的相关性强,选择该参数作为表征结构性能的优化目标具有一定的合理性;优化后结构的面内刚度和稳定性均满足规范要求,同时造价大幅度降低,优化效果良好。