杭州世纪中心西天窗索夹抗滑移试验研究

索夹是预应力索结构中拉索与其他构件连接的重要节点构件,若索夹和拉索之间发生滑移,会产生较大的预应力损失,甚至改变结构的受力性能。杭州世纪中心西天窗采用箱形桁架+钢索结构,其结构特殊性决定了拉索在施工张拉和施工完成后的状态不同,即施工张拉时要求拉索对索夹是可相对滑移的,而施工完成后需要锁定拉索和索夹的相对位置,不允许发生滑移。通过拉索施工张拉、高强螺栓紧固力衰减、索夹顶推三个阶段的全过程模拟试验确定了索夹与拉索之间的摩擦力情况。试验结果表明,在拉索施工张拉阶段,索夹对索体产生的摩擦力较小,通过锌板垫层能够有效降低铸钢索夹节点处的摩擦损失,保证拉索张拉过程中索力的有效传递;高强螺栓终拧后12h内会产生不可忽视的紧固力损失;使用阶段索夹的抗滑移承载能力能够确保索夹节点安全。

铸钢-钢板焊接索夹受力性能研究

对上海浦东足球场轮辐式张拉屋盖体系中的铸钢-钢板焊接索夹受力性能进行了研究,介绍了屋盖结构体系的特点和索夹的组成。开展了3个不同几何尺寸的足尺索夹承载力试验,研究了在径向索分别达到设计内力、最大设计张力和破断力工况时的索夹性能、最终破坏特征,试验结果表明索夹的承载力能达到设计要求。对试验的索夹进行了有限元数值分析,有限元模型的适用性得到了试验结果的验证,并清晰地观察到整个索夹的应力分布状况。对索夹的构造设计、加工等提出了建议。

超大跨度张弦结构多索索夹偏心节点设计及有限元分析

对于超大跨度张弦结构,其撑杆下端的索夹节点是影响张弦结构成型的关键因素。由于外圈环向索的受力较大,超大直径拉索的捻制成型工艺尚未成熟,外圈环向索需采取并排多索的形式才能满足其受力要求,索夹节点相连构件数量多且受力大。基于贵阳奥林匹克体育中心(二期)主体育馆项目大跨度弦支穹顶结构,分析多索索夹节点的设计重难点,通过综合对比多种索槽布置方式,提出适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点,并对该偏心节点进行整体受力和节点有限元分析。结果表明,多索索夹偏心节点对结构索力分布影响较小;该偏心节点设计符合计算假定,具有较高的承载力和抗滑移能力,有效解决了多索索夹节点连接、索夹安装及拉索更换等问题。

温州瓯江北口大桥施工期索夹抗滑移控制

温州瓯江北口大桥为主跨2×800 m的三塔四跨双层钢桁梁悬索桥,主跨钢桁梁采用1000 t缆载吊机大节段吊装,施工期索夹受力大、索夹螺杆紧固力损失大,索夹滑移风险高。为给施工期索夹滑移风险评估和抗滑移控制措施提供依据,在《公路悬索桥设计规范》(JTG/T D65-05—2015)索夹抗滑移系数计算公式的基础上,考虑索夹上临时荷载、主缆轴力增加引起的主缆直径变小和主缆丝股重新排列、螺杆时变效应造成的索夹螺杆紧固力损失,提出适用于大跨悬索桥施工期的索夹抗滑移系数计算方法,分析主要参数对施工期索夹抗滑移系数的影响,并评估该桥施工期索夹抗滑移风险,提出索夹抗滑移控制措施。结果表明:钢桁梁吊装过程中,索夹倾角变化大,应采用当前施工阶段索夹倾角计算施工期索夹抗滑移系数,主缆轴力增加引起主缆直径变小是造成索夹滑移的主要原因之一;该桥除主跨跨中钢桁梁节段对应索夹抗滑移系数满足规范要求外,其余索夹抗滑移系数均不满足规范要求。根据索夹滑移风险评估结果,采取紧固索夹螺杆的抗滑移控制措施,并明确了该桥索夹螺杆紧固次数和时机。该桥采取索夹抗滑移控制措施后,施工过程中索夹均未出现滑移现象。

重庆新田长江公路大桥设计

重庆新田长江公路大桥主桥采用跨径1020 m的双塔单跨钢箱梁悬索桥,一跨过江。该桥加劲梁采用扁平流线型钢箱梁。桥塔采用门形混凝土塔,高峰侧桥塔采用塔肢不等高设计,上游塔肢高169.5 m,下游塔肢高153.5 m;新田侧桥塔高169.5 m。桥塔基础均采用分离式承台+大直径桩。两岸重力式锚碇采用空间异形结构、扩大基础,锚碇锚固系统采用无粘结镀锌钢绞线拉索。主缆采用标准抗拉强度1860 MPa的预制平行钢丝索股,吊索采用标准抗拉强度1670 MPa的平行钢丝索股,边跨及主跨跨中部分索夹采用焊接式索夹,其余采用铸造式索夹。引桥上部结构采用30 m跨径预应力混凝土T梁,下部结构采用大直径桩+大直径柱。高峰侧引桥上方的陡崖带采用支撑、清除、锚固等措施进行处治,新田侧桥塔前缘顺层边坡采用抗滑桩支挡。钢箱梁梁段采用工厂制造、水上运输、现场安装的施工方案,其中岸坡区钢箱梁采用空中连续荡移架设。

过河段顶管施工机头进水抱死救援处置方法

为解决过河段机械顶管施工遭遇机头抱死,难以采取“开天窗”方式救援的难题,设计发明一种过河段顶管施工机头抱死救援处置装置和方法。用围堰围护击穿涌水部位后,从接收井人工顶管至机头抱死部位,使用千斤顶通过焊接好的拉索拉梁从接收井反顶出被淹机头。该方法施工机械化程度较高,施工风险低,对周边环境影响小,在快速取出机头的同时可完成剩余段顶管施工。

基于随机振动的线束装配拉力计算方法

为了提高飞机线束在机上装配的可靠性,确保用电设备之间正常的互联作用,设计一种检验线束装配牢固的拉力计算方法。通过3个正交方向上的随机振动试验获取线束的响应加速度特征,结合线束在振动过程中的受力模型提出一种基于加速度方均根值的拉力计算方法,并利用搭建的线束拉脱力试验平台,验证了该方法的可行性。

《架空配电线路用快装线夹技术规范》标准解读

快装线夹是指可通过射枪操作杆连接配电架空线路导线与引线、引线与引线之间电气通路连接的金具。目前,行业对快装线夹的概念理解不一致,快装线夹的性能无相关标准参考验证,为统一架空配电线路用快装线夹定义、提高产品性能、确保产品质量,在现存电力金具标准的基础上,考虑快装线夹的特殊性,特制定本标准对其相关性能进行规定。本文对《架空配电线路用快装线夹技术规范》的标准编制原则和适用范围、主要内容结构、主要试验验证情况等方面做出解读分析,旨在为行业相关技术人员应用该标准开展试验时提供参考。

基于绳轮传动的多模式欠驱动机器人手设计

为了解决传统的机器人手结构简单,在一些复杂的抓取作业中无法满足实际生产需要、难以兼顾精确性和自适应性、运动模式和夹持功能单一的缺陷,以及灵巧机器人手结构复杂、控制困难等问题,提出了一种基于多回路绳轮传动式的多模式欠驱动机器人手的设计方案。该欠驱动式机器人手设计方案从驱动和传动方式的选择、手指设计、运动状态等多个方面提出,利用Solid⁃Works和CAD对机器人手结构进行建模,并对其不同指节接触到待夹取物体的不同运动状态进行分析。由分析可知,其独特的欠驱动设计,在保留原有的稳定夹持功能的同时提高了对不同物体夹持的适应性,在实现了自适应夹取和平行夹取两种工作模式的同时简化了驱动和控制设计过程,使得对目标物体的夹持更具针对性,夹持过程更加稳定,左右两指均可实现自适应夹持工作,可以有效解决传统机器人手存在的缺陷。

大连梭鱼湾足球场罩棚结构设计

大连梭鱼湾足球场(简称梭鱼湾足球场)总建筑面积13.6万m~2,坐席6.3万座。足球场罩棚支承于混凝土看台顶部。罩棚结构为上弦斜交索系-下弦放射状索系,平面为四心圆的索桁架结构。相比常规的轮辐式索桁架结构,该体系具有更强的面内刚度和整体抗扭能力。对罩棚结构进行了形态分析,计算了其动力特性及抗连续倒塌;建立了摇摆柱支承的单压环梁的设计方法,并计算了其承载力与稳定性;设计了跨度超过30m的索系支承膜结构;介绍了上弦斜交索系上环索索夹节点,其串联式的索夹盖板连接键的设计,提高了环索索夹的抗滑移承载力。结果表明上弦斜交索系-下弦放射状索系索桁架结构体系合理。

燕矶长江大桥全焊式索夹设计与制造

燕矶长江大桥为主跨1860 m双层桥面钢桁梁悬索桥,采用四主缆布置方式,索夹用量大,对索夹轻型化、标准化制造需求迫切。提出一种全焊式索夹结构,上、下半索夹采用带肋薄钢板结构,在保证索夹筒体整体面外刚度的同时大幅降低索夹自重;螺杆采用多支点弹性连续梁体系锚固底座进行锚固,易于标准化加工制造;耳板和下半索夹采用直连式连接方式,有效解决了连接部位构造复杂、焊接变形大的问题;采用受力均匀、位移差更小的单侧2个齿合结构(采用40 mm厚钢板形式),焊接于下半索夹;索夹主体结构采用重涂装方式进行外防腐。有限元计算结果表明全焊式索夹结构设计合理。索夹采用轧制钢板滚圆机整体卷制筒体,加劲板和耳板批量焊接后再裁切为单个,制造效率大幅提升。相比铸造式索夹,全焊式索夹重量减轻约24%、制造加工成本降低18%,实现了索夹的轻型化、标准化制造需求。

深中通道伶仃洋大桥主缆除湿防腐性能优化

为提高深中通道伶仃洋大桥主缆的除湿防腐性能,对该桥主缆除湿防腐措施及构造进行设计优化。通过对主缆内部不平衡的除湿过程进行分析,在传统转轮除湿技术的基础上,提出固定出口含湿量的冷凝除湿方式,干燥空气的制备从单一的转轮除湿优化为冷凝+转轮复合除湿,使主缆中相对湿度长时间维持稳定状态,保证其在高温高湿环境中的防腐耐久性。同时优化了防护构造,主缆缠丝区防护构造采用Z型缠丝+缠包带,非缠丝区索夹环缝密封采用卡槽+环形增强密封圈,直缝密封采用空心橡胶弹簧式密封条,螺杆紧固件采用整体式防水螺母密封,有效提高了主缆防护的气密性。

大跨度悬索桥长索夹抗滑承载能力研究

通过建立索夹主缆系统接触摩擦精细化模型,分别研究在不同的索夹壁厚、索夹紧固螺栓间距以及接触摩擦系数的条件下,紧固作用下的主缆表面径向应力和切向应力分布情况,评估主缆因不同紧固条件对长索夹抗滑承载能力的影响。结果表明主缆表面应力沿环向分布很不均匀,靠近索夹开口位置附近主缆表面接触应力明显大于索夹靠近主缆天顶线的接触应力;索夹壁厚主要对索夹开口处以及索夹变截面处的主缆表面应力产生影响,索夹壁厚越大抗滑安全系数越小;接触面摩擦系数越大,索夹开口位置附近切向应力越大,而接触面径向应力整体越小,同时索夹轴向最大摩擦阻力也越大;索夹间距只影响主缆整体的应力大小,随索夹间距增大,索夹抗滑摩阻力也越大,增大螺栓间距有利于提高索夹的抗滑承载能力。

新型工程化光纤光栅索力监测用传感器的研制

拉索是空间拉索结构的主承力构件,其拉索索力在施工及服役过程中的演化规律对于结构施工质量控制和服役安全具有重要意义.在分析和总结传统拉索索力监测方法适应性的基础上,针对拉索结构的实际特点,设计研发了一种满足工程应用要求的新型卡箍索力计,给出了详细的理论分析,并与传统卡箍在同一根拉索上进行对比试验验证新型卡箍的有效性和优越性.结果表明:新型卡箍安装方便,适用于工程应用的各个阶段;新型卡箍能够规避施工过程导致的拉索径缩和扭转效应,与拉力机获得的索力数据吻合度良好,相差小于5%,满足实际工程需要,具有广阔的应用前景.

基于二维标志物的线夹检测及位姿测量

拆卸线夹是配电线路带电作业中一项常见的任务,为了在复杂的背景环境中准确、实时地检测与定位线夹,该文提出了一种基于视觉信息与二维标志物的线夹检测与位姿测量方法。设计制作具有特定图案的二维标志物固定到线夹表面,通过四边形逼近检测图像中标志物的候选位置,并结合标志物图案特征加以筛选;使用多点透视算法(Perspective-n-points,PnP)计算标志物的位姿,从而间接确定线夹的位姿。试验结果表明该方法可以快速、准确地测量线夹位姿,满足实际应用需求。

脉动风和车辆荷载联合作用下中央扣对悬索桥吊索疲劳损伤的影响

以杭瑞洞庭大桥为研究对象,建立设置中央扣和无中央扣的大跨度悬索桥有限元模型,研究中央扣对悬索桥跨中短吊索疲劳损伤的影响。首先,采用谐波合成法生成大桥桥址处的脉动风场,采用Monte Carlo法模拟随机车流样本,基于ANSYS软件建立风-车-桥耦合振动分析模型,分析桥梁结构在脉动风和车辆荷载单独与联合作用下的动力响应;其次,采用雨流计数法统计跨中短吊索的应力时程,得到吊索的应力幅值、应力均值和循环次数;最后,基于Miner损伤线性累计理论分析中央扣对跨中短吊索的等效总应力幅值和疲劳损伤度的影响。研究结果表明:中央扣对悬索桥竖弯刚度影响较小,但会提高悬索桥的纵飘刚度和反对称扭转刚度,显著减小荷载作用下缆梁相对位移和跨中短吊索的弯曲应力;中央扣不会改变脉动风荷载作用下跨中短吊索的缆梁相对运动特性,但会改变车辆荷载作用下跨中短吊索的缆梁相对运动特性,并显著降低缆梁相对位移对车速的敏感性;在脉动风和车辆荷载联合作用下,跨中短吊索的等效总应力幅值小于脉动风和车辆荷载单独作用下等效应力幅值的叠加值;在脉动风和车辆荷载联合作用下,中央扣会显著减小跨中短吊索尤其是靠近中央扣位置处吊索的等效总应力幅值和疲劳损伤度。因此,中央扣可以有效提高悬索桥跨中短吊索的疲劳寿命。

悬索桥索夹螺杆轴力超声检测系统的研制

为解决悬索桥索夹螺杆的轴力检测难题,根据基于纵波的螺杆轴力超声测量原理,研制出一套悬索桥索夹螺杆轴力检测系统,介绍了包括压电超声探头与测量程序在内的超声检测系统构成,并设计了降低信号噪声的数字带通滤波器。实验室和工程现场测试结果表明,该系统能够用于悬索桥索夹螺杆的轴力检测,试验测试误差不超过2.44%,工程测量误差不超过4.03%。该系统设计了磁吸附超声探头,测量结果具有较好的稳定性与可重复性,为悬索桥索夹螺杆轴力的测量提供一种快速、有效的技术手段。

采煤机自动拖缆装置设计

针对采煤机在薄煤层、大倾角、智能化工作面斜切进刀过程中存在电缆夹组件叠加3层后易掉落电缆槽外、拖缆钢丝绳易蹦出等情况,设计了一种新型的采煤机自动拖缆装置。该装置能够和采煤机同步作业,电缆夹组件和钢丝绳都有保护机构,确保了在运行过程中的可靠性。根据煤矿井下实际应用,该拖缆装置能够有效地降低电缆夹组件的故障率,具有较高的应用价值。

缆-梁加劲联合体系悬索桥结构受力机理分析

西部山区高烈度地震区铁路桥梁跨越峡谷时,由于抗震要求,需要修建对大位移适应能力强的大跨度悬索桥。针对深切峡谷地形陡峻不利于建造桥塔且无法设置外伸边跨的一种地形,提出一种缆-梁加劲联合体系悬索桥结构体系,用于提高结构的整体刚度并减小活载作用下梁端的转角。以某桥位的设计方案为研究对象,比较分析常规悬索桥方案、满布桁杆方案及拉压杆-拉索缆-梁联合体系3种悬索桥结构方案在列车活载和铁路横风荷载作用下的结构竖向、横向刚度特征。结果表明,增加加劲梁与主缆之间连接,可明显提高结构整体刚度;拉压杆-拉索方案使索夹下滑力降幅约为50%;增加斜杆对数对结构整体刚度提升明显,可以有效减小索夹下滑力。

预应力拉索索夹节点类型及应用现状

建筑索结构在大跨空间结构领域应用广泛,索夹节点是索结构中连接索体和相连构件的重要节点,保证了拉索与钢结构主体协同工作。随着新材料的产生和制作工艺的不断优化,新型索夹节点不断的应用到建筑索结构中。结合国内外工程实例和预应力拉索索夹节点的研究现状,从预应力拉索索夹节点的构造、类型、选材与应用的现状方面进行了论述。