异型斜立柱桥墩钢拉杆张拉施工与监测技术

钢拉杆已经广泛应用于钢结构建筑中,但水平钢拉杆应用在斜立柱混凝土桥中尚属首次。以冬旭路跨京津塘高速公路桥为工程背景,根据有限元模拟计算结果,选择了合理的钢拉杆张拉施工方案,采用电测法对钢拉杆的张拉过程进行施工监测。施工监测结果表明,钢拉杆张拉施工方案合理,张拉力满足设计文件要求,保证了施工质量和施工安全,可为类似的工程施工提供参考。     

基于概念分析的铁路客站结构优化研究

应用解释结构模型,分析铁路客站结构设计参数与工程材料用量之间的影响关系,得到结构设计参数的逻辑层级关系.在客站雨棚结构的各设计参数中,基本风压、材料强度和雨棚高度对雨棚结构的用钢量影响最大,处于逻辑关系的第1层级;结构类型、站型、基本柱网和抗震设防烈度等参数的影响较大,处于第2层级;其他处于低层级的设计参数对用钢量影响较小.结合解释结构模型的分析结果,选取影响雨棚经济性较大的前2个层级中的设计参数为主要变量,运用概念分析方法进行雨棚结构优化,得出不同条件下合理的结构形式及工程用钢量范围.结果表明,以用钢量作为优化目标时,双侧悬挑雨棚的经济性优于单侧悬挑雨棚;实腹钢梁结构适用于所有双侧悬挑雨棚;单侧悬挑结构则需根据跨度、基本风压、有无拉杆等条件具体判断其适用的结构形式.     

悬索桥吊索张拉及索鞍顶推降温法数值分析

研究目的:当大跨度自锚式悬索桥跨越通航流域不能采用常规支架法施工主跨钢箱梁时,首次应用"先斜拉,后悬索"的总体施工方案,该方案中最重要的过程就是斜拉桥向悬索桥的结构体系转换。针对体系转换中吊索张拉及主索鞍顶推在数值模拟中的实现,本文应用与无应力状态控制法相通的降温法进行分析。以该方法为指导,分析模拟建成后是世界上最大跨度600 m的鹅公岩自锚式悬索桥的体系转换全过程,阐述基于ANSYS的斜拉-悬索两个缆索支撑系统耦合模型中各个关键构件的单元选取及其参数确定的方法和技巧。研究结论:通过数值模拟计算得到体系转换过程中关键构件在整个过程中的变化规律,获得结论如下:(1)利用无应力索长可以将两种独立的斜拉-悬索缆索支撑系统实现耦合模型进行体系转换研究;(2)降温法是将吊索的建模长度降温至其无应力索长来模拟吊索张拉的过程,也可以模拟将主索鞍的预偏量分步降温至接近于零而实现主索鞍的顶推;(3)本文所研究降温法适用于计算大跨径自锚式悬索桥中体系转换过程中吊索张拉和主索鞍顶推分析。     

“雨滴”钢结构的稳定性研究

研究目的:东南沿海地区风灾频发,对站房钢结构稳定性影响巨大。为预测大型悬挑异型曲面钢结构在施工过程中发生的强度破坏和安全事故,本文以宁波站站房南北两侧"雨滴"钢结构为工程背景,通过有限元数值模拟和现场实际监测对"雨滴"钢结构进行稳定性分析和监测控制研究,找出大跨度悬挑结构在施工过程中的危险区域,从而提出针对危险区域的应对措施。研究结论:(1)通过有限元MIDAS/GEN对施工过程中位移及应力进行数值模拟,得到变形最大值都在2号弧形梁S2. 3、S2. 4处,变形值分别为40. 739 mm、42. 718 mm、43. 711 mm;(2)在施工过程中,对卸载、加上幕墙重量和考虑台风三种工况进行应力与变形监测,得到三种工况下实测变形最大值都在2号弧形梁S2. 3、S2. 4处,变形值分别为42. 362 mm、42. 312 mm、48. 323 mm;(3)通过实测数据与模拟结果的对比,应力最大值在结构根部位置,最大值为166 MPa,施工前应对根部进行加固处理;(4)"雨滴"钢结构结构最大应力监测数值与模拟数值大体一致,施工过程在安全可控范围内;(5)本研究成果可为日后类似钢结构的施工和稳定性评价提供相关参考。     

地铁盾构区间下穿挡墙式铁路路堤变形控制措施研究

为解决盾构区间小角度下穿挡墙式铁路路堤及接触网立柱的安全施工问题,首先采用理论分析的方法,对下穿施工存在的工程风险进行了分析并提出了针对性的保护措施;再建立三维有限元模型对盾构下穿施工过程进行数值模拟,并将数值计算结果与实测数据进行了对比分析。研究结果表明:(1)轨道沉降曲线整体呈“W”形,挡墙沉降曲线在两隧道间呈平缓变化,挡墙的变形量小于轨道,证明其抗变形能力优于轨道;(2)采取注浆加固措施后,沉降值约为不采取注浆加固措施时的50%,说明基底注浆加固措施对控制挡墙及路堤沉降效果显著;(3)接触网立柱实测沉降值为计算沉降值(数值计算未考虑立柱加固措施)的41%左右,说明对受下穿影响较大的接触网立柱采取加固措施是必要的;(4)实测沉降曲线与计算预测的沉降曲线基本一致,验证了数值模拟结果的可靠性。     

山地钢桁架悬挑观景平台施工技术研究

以乐业大石围天坑悬挑观景平台施工为例,重点介绍了在山地特殊环境下主体钢结构(长80 m,最大宽13 m,最大悬挑长度34 m)的施工技术。针对施工场地狭促、运输条件差、钢桁架构件重量分布不均、悬挑结构安装线性控制难度大等问题,通过采用三段塔吊接力运输、对钢结构深化设计、优化框架结构安装、采用桅杆安装、拉索调整的方法进行悬挑桁架安装,成功解决了山地钢桁架悬挑观景平台施工技术相关难题,确保了工程质量和施工安全,丰富了施工经验,对建造类似工程具有较好借鉴意义。     

北京站无站台柱雨棚主桁架设计研究

研究目的:通过对北京站无站台柱雨棚主体大跨度长悬挑桁架结构的设计研究,解决该项目实施过程中的关键问题,保证全国第一个无站台柱雨棚主体结构的安全可靠。研究方法:通过对项目进行综合分析,结合国内外本学科的研究结论,确定结构的多项计算参数。采用空间钢结构软件3D3S对结构进行计算和校核。研究结论:在北京站既有复杂站场条件和柱子截面尺寸受到限制、结构高度上下均受到制约的情况下,首次将雨棚柱设置在线路中间,采用双站台跨越大跨度及长悬挑结构等多项创新设计,实现了包括基本站台在内的所有站台无柱。该项研究解决了主体钢桁架在项目实施过程中的诸多难点,同时也表明大跨度钢结构适用于国内无柱雨棚建设。     

列车风引起的张弦梁雨棚振动分析

研究目的:大跨度张弦梁结构形式简洁,受力合理,建筑造型优美,但具有柔度较大、重量轻的特点,属于风敏感结构。列车高速过站时,列车风压力可能对建筑物的局部产生较为强烈的作用,使下弦张拉弦索刚度退化,改变结构的受力性能或引起结构共振,对结构产生不利的影响。本文以京沪高速铁路济南西客站无站台柱张弦梁雨棚为例,分析列车高速通过引起无站台柱雨棚上的列车风压力和变化规律以及对雨棚结构的影响,为设计提供依据。研究结论:通过研究可以得出如下结论:(1)列车风压力沿高度方向衰减较快,沿宽度方向近似线性变化;(2)列车风压力引起的张弦梁的Z、Y的位移及钢梁及索的应力变化幅度均较小;(3)列车风压力引起的雨棚结构的风致振动频率与结构自振频率相差较大,不会引起共振;(4)本研究成果对大跨度雨棚等站场设施的设计可提供指导。     

铁路车站雨棚钢立柱防火涂料劣化机理研究

近年来铁路车站雨棚钢立柱防火涂料出现劣化脱落病害,引起广泛关注。对此,为分析雨棚钢立柱防火涂料掉块、脱落问题,对现场取样的防火涂料掉块进行面漆附着力、燃烧实验及微观分析,并对现场情况进行考察,结果表明:某些雨棚钢立柱使用的厚型防火涂料本身存在着附着力不足的缺点,容易在自然环境下劣化;列车通过时产生的振动及雨水、日照等外部因素均会引起涂料脱落;基材表面锈蚀及作业面处理不完全,也是防火涂料涂装体系脱落的原因之一。     

大吨位异形钢桥塔施工支架设计研究

为研究不同支架方案对异形钢桥塔施工过程的影响,以新首钢大桥为背景工程做了对比分析,进而分析桥塔施工过程对桥塔-支架整体耦合模型内力、位形的影响,研究支架设计过程中的一些细部问题.结果表明:格构式支架受力明确、合理,施工方便且用钢量小,建议采用该支架方案;桥塔采用反变形的施工方案,可以很好地满足桥梁结构设计线形要求;在格构式支架设计中应避免多个斜撑相贯于立柱同一节点造成支架立柱受力不均匀、部分立柱受力急剧增大的问题;在有限元模拟中支架顶部与高塔连接建议采用铰接方式进行简化处理..     

软弱富水Ⅵ级围岩隧道下穿道路及数值分析

研究目的:针对江门隧道软弱富水Ⅵ级围岩段隧道施工难题,为保证隧道施工安全及下穿段道路的运营安全,选择合适的超前预加固方式和隧道开挖方法。研究结论:(1)采用施作水平旋喷桩超前加固、大管棚超前支护和CRD工法进行开挖,保证了隧道下穿段的施工安全。(2)借助有限元计算软件,对隧道开挖过程进行全过程数值模拟,对开挖过程中围岩应力和位移变化趋势进行分析,确定施工控制和地表变形监测重点。(3)在施工过程中钢架需及时封闭成环,防止底部出现较大的位移,产生底臌现象。     

桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道底座张拉纵连模拟分析

根据桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道结构特点,建立桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道底座施工全过程的有限元计算模型,分6个施工步骤分析底座从浇筑、张拉再到锁定整个过程中的受力及变形,研究表明:张拉前需确定底座锁定板温,以控制底座温度变化幅度;张拉时整个断面需均匀张拉,避免出现因应力集中而导致混凝土拉裂,当底座温差较大时,必须每隔24 h重复张拉1次,直到达到最终的张拉量;张拉完成后,BL2后浇带必须待混凝土浇筑段内应力均衡后方能浇筑。     

基于钢结构铰接埋置式螺栓高精度定位技术研究

钢结构铰接连接是工程建筑中不可或缺的一个重要连接方式,在钢结构钢柱吊装施工中占有很大比重。钢结构铰接的作用是剪力传递,随着铰接点的转动受剪,其作用力主要在铰接点中心,使其两端的上部结构承四面压力,能起到均匀分散压力的作用。铰接埋置式螺栓预埋施工是钢结构钢柱安装的基础性工作,其精准度直接影响到钢结构建筑安装质量,掌握并控制好螺栓位置、垂直度、长度及标高是钢结构施工的关键因素,保证质量要求可减少扩孔和二次处理工程量,对钢结构能否顺利安装具有重要意义。本文提出的扁担套架辅助安装预埋螺栓新型施工工艺解决了钢结构铰接埋置式螺栓高精度定位施工重难点问题,同时该技术在项目上的研发和应用获得"扁担套架"国家实用新型专利(专利号:ZL 201821860297.9)。     

斜靠式系杆拱桥浮拖法施工监控

以跨径100 m的斜靠式系杆拱桥为对象,针对浮拖法施工中的单侧拱肋拼装、浮拖施工、两侧框架结构就位、桥面板铺装、索力二次张拉等主要施工工况下结构的受力及变形进行了详细的计算分析。根据计算结果,明确了具体的施工监控内容及测点布置位置,通过施工监控对该桥主要施工过程进行控制,确保成桥后的几何线形和内力状态符合设计要求。研究结果表明:本桥经过有效的全过程监控,成桥后系杆线形理想,主吊索索力及成桥内力与设计状态偏差较小,满足相关要求。本文所述的监控方法及思路可为日后采用同类施工方法架设的长大构件提供一定的参考及经验积累。     

铁路站房雨棚张弦梁结构施工关键技术

京沪高铁苏州北站站台雨棚设计采用单向张弦梁主体结构,通过介绍几何找形分析确定构件加工尺寸、确定吊装方案、安装预应力拉索及张拉设备、合理安排预应力的张拉顺序及分级、索力监测及变形控制等关键施工技术,以及相应的质量及安全保障措施,总结了高速铁路"线正下式"的站台雨棚张弦梁结构的安装方法,形成了张弦梁结构的施工工艺流程。     

合龙方案对多跨连续梁桥施工监控的影响分析

多跨连续梁的合龙顺序对结构成桥累计位移和内力有较大影响,以1座(48+4×80+48)m预应力混凝土连续梁桥为例,根据不同的合龙方案确定3种工况,对不同工况下的桥梁结构建立不同结构体系转换的施工阶段分析有限元模型,分析合龙顺序及合龙期间的预应力张拉阶段对施工阶段的预拱度及成桥内力的影响,对比分析多跨连续梁桥合龙口两端产生较大位移差的原因。提出多跨连续梁桥线形监控难度的主要影响因素为累计位移最大值和合龙口两端的累计位移差。结果表明,合龙顺序对梁体施工中的预拱度设置量影响较大,特别是不同结构体系下预应力张拉效应差别较大,合理的合龙顺序和分批分阶段张拉预应力可降低施工过程中线形监控的难度,根据分析结果提出合理的合龙顺序建议。     

西安地铁隧道盾构开挖面支护力安全范围分析

研究目的:本文以西安地铁2号线某区间隧道工程为依托,根据具体的地质情况,运用FLAC3D数值仿真模拟软件以隧道开挖面上方地表点和洞顶点沉降为衡量标准,确定施工中开挖面支护力的安全范围,从而防止隧道穿过埋深变化较大的地点时地表出现过多的沉降和隆起。研究结论:(1)盾构隧道的开挖面存在最小支护力和最大支护力,即支护力具有合理的安全范围。当支护力超出范围时,隧道周围土体易发生破坏,或埋深较浅时地表出现较多沉降和隆起现象。(2)隧道埋深大于1.5倍洞径后,地表点已不能有效反映隧道周围土体变形,应该用隧道洞内测点来监测控制土体变形。(3)开挖面支护力的安全范围随埋深的增加而增加。当埋深较浅时,支护力的安全范围很小,可采用地面堆载的方式来等效达到增大隧道埋深的目的,扩大支护力安全范围,降低施工难度。     

施工过程中温度变化对CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板的影响分析

针对CRTSⅡ型板式无砟轨道施工期间连续底座板张拉过程中底座板存在变化的温度,基于有限元方法及钢筋混凝土粘结滑移理论,建立底座板混凝土-钢筋-桥梁纵向相互作用计算模型,计算分析当施工温度为5℃时,底座板钢筋和混凝土应力随温度变化和张拉过程中的变化规律。结果表明:底座板混凝土和钢筋拉力与混凝土段的长度有着直接联系,随着混凝土段长度增加,底座板混凝土和钢筋所受拉力相应变大;张拉过程中,底座板混凝土可能会在第二次张拉时开裂,而张拉连接器钢筋和齿槽后浇带钢筋未达到屈服。     

荷载分散型锚杆张拉方法探讨与研究

研究探讨只使用一个千斤顶时,对荷载分散型锚杆进行准确加载的张拉锁定方法.研究结论:荷载分散型锚杆张拉锁定应优先采用多千斤顶同步法.只使用一个千斤顶张拉一遍时,有整拉整锁、整拉单锁、补偿张拉及单拉单锁循环等几种,其中,整拉整锁法及整拉单锁法误差较大,工程应用很少;补偿张拉法对单元锚杆的弹性位移差进行了预补偿,较为合理,工程应用最多;按单元锚杆长度从短到长顺序依次张拉锁定的单拉单锁法能够满足大多数工程的实际需求.但这些方法加荷都不够准确.基于荷载控制的循环单拉单锁法,加荷准确,张拉及锁定荷载损失较小,施工操作较简单,张拉设备较小,适用于各种荷载分散型锚杆及各单元锚杆设计承载力不同的锚杆,是一种值得深入研究和推广的新方法.     

铁路站场雨棚张弦梁钢结构单侧张拉施工监控的相关技术研究

依据铁路站场改建工程临近既有线施工的特点,应用雨棚张弦梁钢结构单侧分级跳拉的施工方案,通过有限元软件midas/civil建立仿真模型和高精度全站仪配合反射膜片现场监测等技术手段,比对分析单侧张弦梁结构施工过程中控制节点形位理论与实测的差异,实时调整和优化张弦梁结构的施工工艺,确保张弦梁结构各节点的几何形位和施工质量,取得良好的技术效益,总结分析张弦梁单侧张拉变形监控技术特点,对类似张弦梁钢结构施工有借鉴意义。