Uplift Resistance Calculation and Sensitive Analysis of Jack-up Wind Installation Vessels

The uplift resistance calculation is an important basis for the construction decisions of the jack-up wind installation vessel and the design of the jacking system,and determines the operation risk and reliability in the installation process of the wind turbine. The influence factors of the pile shoe's penetration depth and uplift resistance are analyzed,and the calculation model and flow of the uplift resistance are given. Based on a construction example,the influence rules are analyzed for the change of the pile shoe's structural parameters on the penetration depth and uplift resistance.The analysis results show that the penetration depth is more sensitive to the width of the pile shoe,and the height has greater influence on the uplift resistance than the length and width of the spud. With the increase of the height,the uplift resistance may increase rapidly.Although the decreases of the length,width and height of the pile shoe may reduce the uplift resistance,the penetration depth may increase in the meantime. This will increase the pulling pile time and reduce the construction efficiency. So the parameters of the pile shoe should be optimized according to the adaptable geology condition so as to obtain the optimal uplift resistance and working efficiency.

THE ANISOTROPY OF LOESS MAGNETIC SUSCEPTIBILITY IN THE NORTHEASTERN FRINGE OF QINGHAI-XIZANG PLATEAU AS AN INDICATOR OF PALAEOWIND DIRECTION

Estimates of the palaeo subaerial wind direction were studied systematically for the first time by using the anisotropy of loess magnetic susceptibility (AMS) measurements in the northwestern China. One hundred and forty undisturbed oriented aeolian loess samples were collected from Lanzhou, Linxia and Wudu areas for AMS measurements, which indicated the subaerial wind directions were not the same while the loess deposited. From the Early Pleistocene to Middle Pleistocene till Late Pleistocene, the wind direction experienced an anticlockwise rotation in the studied area. We suggested this change was related to the uplift of the Qinghai Xizang Plateau and the adjustment of current and landform effects.

Experimental Studies on Modified Suction Caissons in Fine Sand Subject to Uplift Loading

A modified suction caisson (MSC), which was reported by the authors of this paper previously, comprises an external short-skirted structure that is added to a regular suction caisson (RSC). It has been proved that MSCs can improve the lateral bearing capacity and limit the deflection of the caisson compared with RSCs. A series of model tests were conducted to investigate responses of MSCs subject to uplift loading in saturated sand. The effects of external skirt dimensions on the uplift bearing capacity of MSCs were considered. In addition, the influences of the sealed top lid of the skirted structure on the uplift bearing capacity and the resulting passive suction of MSCs were also studied. It was found that the uplift bearing capacities of MSCs are 1.4–1.7 times that of RSCs. Moreover, test results in serviceable conditions show that the sealed external skirted structure of perspex-made suction caissons significantly contributed to the uplift bearing capacity as a result of passive suction. © 2017 Tianjin University and Springer-Verlag GmbH Germany

直立锁边金属屋面系统抗风设计与结构承载力试验

直立锁边金属屋面因抗风揭强度不足常出现风揭破坏。为了详细分析直立锁边金属屋面系统的抗风揭性能,首先,提出了抗风设计关键技术问题。然后,对屋面关键部位的风荷载计算和屋面系统的结构抗力进行研究。最后,对如何选择抗风揭试验方法来获得结构承载力进行对比分析。结果表明,在计算屋面风荷载时,应重点关注局部关键部位,采取规范计算和风洞试验相结合的方法进行验证;在确定直立锁边金属屋面系统结构承载力时,需综合考虑抗风揭静态和动态试验结果。

直立锁边金属屋面抗风揭及防渗漏施工技术研究

金属屋面在使用的过程中一直面临着防风揭和防渗漏的关键技术问题。为了解决这些问题,以厦门国际博览中心会议中心项目中的金属屋面工程设计施工为背景,系统介绍了金属屋面防风揭和防渗漏的施工创新技术,有效增强金属屋面的抗风揭和防渗漏性能,以提高直立锁边金属屋面结构使用寿命和耐久性。

直立锁边金属屋面风揭破坏全过程分析

直立锁边金属屋面长期服役过程中,由于各种因素的影响,风揭破坏时有发生。国内外学者对其破坏过程及破坏形式进行一定探索,而风揭破坏阶段的划分及各阶段的标志仍缺乏清晰界定。使用自主设计的试验装置,以区域面力代替均布风吸力对直立锁边金属屋面进行静态承载力试验,结合表观现象与3D点云模型研究其破坏过程。研究发现:金属屋面的破坏过程可分为弹性、塑性、强化、失效、后承载力5个阶段,分别对应卸载变形可恢复、咬边处竖向板顶部与支座底部接触、竖向板顶部沿支座底部水平滑移,竖向板与水平夹角迅速扩展、竖向板顶部滑移至支座底部尽头,卷边间缝隙迅速增大、单边脱扣。对于服役状态下的金属屋面,在进入“塑性阶段”后,就已产生不可恢复的永久变形,应及时补强加固。设计时可依据抗风承载力及安全极限荷载给出2种承载限值。

金属板+TPO卷材双道防水在潇河国际会展中心项目中的应用

山西太原潇河国际会展中心中间组团金属屋面工程为复杂双曲结构,采用直立锁边镀铝锌PVDF钢屋面防水板+TPO防水卷材双道防水设计思路,在实现金属屋面系统防水等功能的同时,也保证了屋面双曲造型的完美呈现。本文重点介绍了该项目的屋面系统构造设计、屋面板选型、屋面排水深化设计、抗风揭等性能试验结果,阐述了提高金属屋面系统可靠性的各种设计措施。

清河站幕墙屋面设计创新

新建京张铁路清河站是新时期北京四大铁路客站之一。从工程概况和设计立意出发,结合本工程实践,总结了针对大体量、大跨度站房的倾斜玻璃幕墙系统和弧线形金属屋面系统的关键性能需解决的重难点问题,主要包括玻璃幕墙、结构、遮阳一体化设计,幕墙安全、防水、节能设计,金属屋面采光带设计、排水组织和多重防水构造设计、抗风揭设计等在设计过程中采用的创新性技术措施。

论提高无穿孔机械固定单层屋面系统安全性的技术措施

与防水卷材或保温材料相比,机械固定件在整个单层屋面系统中虽然所占份额较小,但恰恰是屋面系统抗风性能中最为关键的部分。本文介绍了无穿孔机械固定单层屋面系统抗风失效的常见形式,从屋面抗风揭设计计算、固定件排布、固定件承载能力、固定件性能、固定件安装施工管理等方面论述了提升无穿孔机械固定单层屋面系统安全性的技术措施。

大型综合场馆异形金属屋面构造施工分析

在沿海地区,台风、暴雨等恶劣天气严重影响金属屋面系统结构安全、制约项目施工进度。本文以台州国际博览中心项目为研究对象,介绍了大型场馆异形金属屋面的构造设计与施工,探讨了抗风、防水等重难点与施工关键流程。通过金属屋面构造层加强设计、优化设计节点、严控施工品质等措施,有效保证了沿海地区大型场馆异形金属屋面的抗风、防水、保温等功能性,为类似工程提供实践参考。

单层屋面系统在中国的兴起与发展(下)

全面系统回顾了单层屋面系统在中国的引入培育和规范发展的过程,包括走出去引进来学习欧美国家成熟经验、成立单层屋面技术分会、建立标准规范和系统性能测试方法、开展职业技能培训和大赛、推动系统配套件完善发展、鼓励屋面系统承建商专业化发展等。经过30余年发展,中国的单层屋面系统技术已基本上实现与国际接轨。

单层屋面系统在中国的兴起与发展(上)

全面系统回顾了单层屋面系统在中国的引入培育和规范发展的过程,包括走出去引进来学习欧美国家成熟经验、成立单层屋面技术分会、建立标准规范和系统性能测试方法、开展职业技能培训和大赛、推动系统配套件完善发展、鼓励屋面系统承建商专业化发展等。经过30余年发展,中国的单层屋面系统技术已基本上实现与国际接轨。

考虑不同灌浆效果的海上风电顶部灌浆桩基础竖向抗拔承载力数值研究

海上风电大直径钢管桩与导管架常用灌浆连接形成闭口桩,而现有闭口桩设计不考虑或是低估了灌浆段的承载力贡献,而且施工的不确定性可能导致灌浆体深度不足或是渗透性过大,因此研究不同灌浆效果对承载力的影响可为闭口桩设计提供参考。通过岩土数值软件ABAQUS设置水单元及调整灌浆段渗透性等方式模拟不同灌浆效果,并进行影响因素分析。模型采用修正剑桥本构,考虑黏土地层并引入黏结接触模拟灌浆段底部与土体的相互作用。结果表明,不同灌浆效果的荷载-位移曲线均存在明显拐点,灌浆不足和灌浆正常两种工况下的极限抗拔承载力基本一致,灌浆段的承载力分担比约占14.4%;而灌浆渗漏的极限抗拔承载力相比则存在明显差距,其主要来源于灌浆段部分。竖向抗拔承载力的影响因素分析结果表明,随着接触面刚度系数的增大,抗拔承载力也随之增大;随着长径比增大,抗拔承载力逐渐减小;桩壁厚度的影响并不能单纯以桩体内外径尺寸来评判。

金属屋面系统抗风揭性能的试验研究

由于金属屋面系统的设计方法尚不成熟,近年来金属屋面被狂风掀起的现象时有发生。因此,如何有针对性地开展此类屋面系统的抗风揭性能研究,具有重要的意义。通过试验手段,对工程常见的金属屋面系统进行相关的抗风揭试验研究,获得了相关的荷载-变形、荷载-应变曲线,并对相关试验结果进行分析。试验结果表明:该金属屋面抗风揭能力最薄弱的地方位于支座与屋面板的锁边处,通过在支座和屋面板的锁边位置增加抗风加强夹,能够显著提高屋面的抗风揭能力,且加强夹间距越密,屋面系统的抗风揭能力越强。

风吸力下冷弯薄壁檩条稳定承载力分析和设计建议

对在风吸力作用下各种常用规格、跨度的冷弯薄壁檩条进行了大量的稳定承载力分析.分析分两部分:一是对简支C型和Z型冷弯薄壁檩条在风吸力作用下的稳定承载力分析,以确定简支檩条在风吸力作用下的稳定承载力;二是嵌套搭接的Z型冷弯薄壁连续檩条在风吸力作用下的稳定承载力分析,以确定搭接长度、跨数等因素对连续檩条在风吸力作用下稳定承载力的影响.有限元分析结果与《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002)中风吸力作用下檩条的稳定承载力公式计算结果对比表明,规程中公式计算结果相对保守.据此,本文提出了简支檩条在风吸力作用下稳定承载力的实用计算公式,以及嵌套搭接的Z型连续檩条在风吸力作用下的设计方法.

风吸力作用薄壁卷边C型檩条承载力分析和设计建议

以工程实践中常用的 6m跨C1 60× 70× 2 0× 3卷边檩条为研究对象 ,在风吸力作用下 ,考虑檩条的支座连接条件、拉条刚度、拉条布置位置、屋面对檩条有无侧移约束作用等因素 ,采用ANSYS5 7通用程序进行了大量双重非线性分析 ,给出了各种荷载条件下的拉条内力、檩条的极限承载力和轴压 横向荷载线性相关表达式 。

带抗风夹直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度分析

为评估带抗风夹直立锁缝屋面系统安全水平,构建了一种高效的带抗风夹直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度分析方法。首先建立了带抗风夹直立锁缝屋面系统力学模型并获取相应失效准则;随后基于等价极值事件、扩展型共轭无迹变换法和最大熵原理建立了多失效模式下带抗风夹直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度分析方法;最后,结合工程算例验证了本文方法的可行性。结果表明:相比于MCS法,本文方法计算的可靠指标最大相对误差为0.63%,而计算时间仅为MCS的0.04%,可准确高效地进行多失效模式下带抗风夹直立锁缝屋面系统可靠度分析;带抗风夹直立锁缝屋面系统屋面板撕裂破坏概率最大,支座破坏次之,脱扣破坏概率为0,添加抗风夹后能有效防止直立锁缝屋面系统发生脱扣破坏;单一失效模式下带抗风夹直立锁缝屋面系统结构失效概率比多失效模式偏小,为保证结构安全性,建议考虑多失效模式反映其可靠指标。

简支Z型檩条在风吸力作用下应力分布及极限状态研究

轻钢工业厂房中,Z型檩条在其截面的非对称平面内承受风荷载,上翼缘受压型钢板连续约束作用而下翼缘自由,应力分布比较复杂,存在局部或整体稳定问题,是围护结构抗风设计的主要控制因素。基于薄壁杆件结构力学以及经典梁理论,分析了简支Z型檩条在风吸力作用时考虑压型钢板对檩条约束作用的应力分布,并依据相关试验资料,验证了分析方法的正确性。然后,针对檩条横截面应力分布、侧向位移及极限状态等力学性能进行定性参数分析。研究表明,该方法可以精确计算檩条横截面应力分布,压型钢板对檩条的扭转及侧翼约束作用分别影响檩条上、下翼缘的峰值应力,使得构件局部屈曲应力增大,而畸变屈曲应力降低,从而改变檩条局部失稳模式,使得檩条由局部屈曲失稳转变为畸变屈曲失稳。

四连跨干煤棚压型金属板屋面系统抗风揭设计

设计采用当地百年一遇基本风压0.8 k Pa,通过风洞试验测得四连跨干煤棚屋面围护结构两端开口处边缘、角部分区及其他分区最大风吸力标准值分别为-6,-3.5 k Pa。介绍压型金属板屋面系统的压型钢板选型,自钻螺钉、檩条及连接节点设计,以及屋面系统的防台风构造措施。结果表明:整个屋面系统的抗风揭能力满足设计要求。屋面系统的实际抗风揭能力还应通过抗风揭试验验证。

中美屋面系统抗风揭对比试验及结果分析

在美国FM实验室和中国苏州实验室分别进行了EPDM、PVC、TPO三种单层卷材屋面系统和直立锁缝、暗扣板、复合平板三种金属屋面系统的抗风揭平行对比试验,结果显示中美两个实验室间的测试结果具有很好的相关性;文中同时就测试结果与计算值之间的关系以及中美两国相关建筑规范中风速、风压的换算关系等问题进行了说明。