L形钢管混凝土柱轴压工作机理的研究

在参考常用的方形钢管混凝土柱核心混凝土本构关系的基础上,提出采用等效约束效应系数ξDB来考虑异形钢管对混凝土的约束作用,建立了适用于L形钢管混凝土柱的核心混凝土本构关系,利用有限元软件ABAQUS建模对L形钢管混凝土柱轴心受压时的荷载-变形全过程进行了计算,计算结果与试验结果符合良好.在此基础上,对荷载-变形全过程中钢管和混凝土所承担的荷载及其相互作用力进行了分析,并考察了长宽比和宽厚比等因素对作用力的影响.     

基于Midas/Civil的钢管桩设计分析

针对铁路桥梁承台明开挖基坑并采用钢管桩基坑支护的施工方法,对钢管桩的受力进行有限元仿真分析。结果表明:基于布鲁姆(Blum)方法给出的弹性嵌固悬臂桩荷载计算简图,结合Midas/Civil有限元软件,可有效地对钢管支护桩进行数值仿真分析。该分析方法可以同时给出钢管桩弯矩、应力及其变形的最大量值及分布规律,为钢管支护桩的受力分析提供了一种新的分析手段。     

带有芯钢管的钢管混凝土节点核心区竖向承载力分析

基于带有芯钢管的钢管混凝土节点承载力试验研究结果,运用有限元软件 ANSYS 建立带有芯钢管的钢管混凝土节点核心区有限元分析模型,进行节点竖向承载力数值分析,与试验结果进行了对比,并对影响钢管混凝土节点核心区承载能力的因素进行了分析.研究结果表明:有限元模型计算所得极限承载力与试验实测结果吻合较好;混凝土强度、芯钢管强度、外围纵筋和箍筋的强度均对节点核心区的竖向承载力影响较大.     

L形加肋钢管混凝土短柱轴压力学性能研究

为考察不同加肋形式对L形钢管混凝土轴压力学性能的影响,共设计8根钢管混凝土轴压短柱试件(2根无肋,6根加肋),进行加压试验,并对比所有试件受压后的截面破坏模态、屈曲形态和位置以及荷载-纵向应变关系曲线,通过ABAQUS有限元软件进行仿真建模,并结合有限元计算轴压全过程曲线、钢管与混凝土的相互作用力分布以及钢管截面上的应力云图纵向分布情况对不同加肋形式构件进行轴压工作机理分析。结果表明:钢管外壁鼓曲、焊缝开裂是8根L形钢管混凝土轴压试验构件在破坏时的普遍表现;布置纵向加劲肋能显著提高试件的极限承载力和延性;对于间断加肋试件,减小其肋间间距可显著提升试件的约束效果;设置在阴角处的加劲肋对提升试件受压性能的效果不明显;钢管对混凝土的约束在无肋试件中主要集中在角部,加肋试件的约束主要集中在肋与角部处;综合考虑焊缝数量、加劲肋面积以及加肋后效果,L-WR-5的加肋方式最优。     

哑铃形钢管混凝土拱日照温度分布研究

根据热传导理论,建立哑铃形钢管混凝土拱日照温度分布的分析模型。该模型考虑气候条件、桥梁地理位置、方位、材料特性、结构尺寸等各种因素的影响。以有限元软件Ansys为平台,编制针对分析模型进行日照温度分布计算的有限元模块,对不同参数情况下的温度分布进行计算分析和比较研究。分析结果表明,在日照影响下,哑铃形钢管混凝土拱中会产生较大的非线性温差,一般情况下可高达25℃以上。影响截面温差大小的最主要因素是钢管混凝表面对太阳辐射的吸收率。     

预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土柱节点变参数受力分析

预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土柱的可靠性是保证框架结构安全的关键。以呼和浩特东站站房为例,采用ADINA有限元软件建立了节点有限元模型,通过变参数分析,研究了节点区加强环板设置方式、厚度及预应力筋截断位置对节点受力性能的影响。结果表明:同时设置内外加强环板并进行圆弧过渡可有效降低环板的应力集中;预应力筋在2. 5倍型钢梁高以外截断时,预应力筋的截断位置对节点的受力影响不大;在设计荷载作用下节点呈非线性弹性变化,具有很好的承载力和刚度,且梁内箍筋最大应力值出现在梁端加强区以外。     

受多重约束的钢管内混凝土受力性能数值分析

基于受多重约束的钢管内混凝土受力性能试验研究结果,运用有限元软件ANSYS建立带有芯钢管的钢管混凝土节点核心区有限元分析模型,进行受多重约束的钢管内混凝土受力性能数值分析,与试验结果进行了对比,并对影响钢管内混凝土承载能力的因素进行了分析。研究结果表明有限元模型计算所得极限承载力与实测结果吻合较好,同时得到了混凝土强度、外围箍筋强度、芯钢管强度与受多重约束的芯钢管内混凝土极限承载力关系曲线。     

轨道交通预制U形梁力学性能研究

以青岛蓝色硅谷城际轨道交通高架桥预制U形梁为工程背景,运用有限元方法对比分析先张法和后张法预制U形梁内力、应力状态及变形3方面的力学性能。对先张法和后张法U形梁进行静载试验,详细分析试验荷载下U形梁的刚度及抗裂性等指标。结果表明,先张法预应力U形梁力学性能优越,具有推广应用潜力。     

钢骨混凝土T形截面柱节点抗震性能研究

为研究钢骨混凝土T形截面柱节点的构造措施及抗震性能,对6个钢骨混凝土T形截面异形柱节点及2个混凝土T形截面异形柱节点进行试验,考虑单、双向荷载作用下节点低周反复荷载作用,测得了节点梁端荷载-位移曲线和骨架曲线以及各阶段的荷载和位移值,并分析了节点的延性、耗能、抗剪性能、功比指数及破坏形态。试验研究表明,该节点形式具有很好的延性和能量耗散能力,证明配有钢管和型钢的钢骨混凝土T形柱和钢筋混凝土梁连接方法是可靠的,节点能够有效传递弯矩和剪力。由于柱为钢骨混凝土柱,节点核心区的抗剪承载力有了较大的提高。双向荷载作用下试件的屈服荷载、极限荷载及破坏荷载相对单向情况下的均较小。     

带肋方钢管混凝土纯弯力学性能研究

通过带肋方钢管混凝土在纯弯状态下的试验研究,所设置纵向加劲肋能显著改善构件的延性,提高构件的后期承载力.利用有限元软件ABAQUS对纯弯构件的荷载一变形关系进行计算,计算结果和试验结果吻合较好.通过分析带肋方钢管混凝土纯弯构件在整个受力过程中的工作机理以及比较无肋与带肋构件跨中截面的应力分布,说明了带肋构件具有良好的抗弯性能.     

新型隧道结构纵向连接筋对支护性能影响研究

隧道工程中,纵向连接筋多为焊接或者插入式连接,但纵向连接筋对隧道支护性能影响尚不明确,没有相关试验分析。基于此问题,按照初支二衬联拱隧道新型支护体系,设计采用不同纵向连接筋形式初期支护构件,采用MTS大型拟动力加载系统进行室内加载试验,对采用纵向连接筋构件的力学特性进行研究,得到如下结论:(1)纵向连接筋在初期支护中稳定型钢、参与结构受力,加强隧道支护承载能力及抗变形能力,提升隧道整体性、稳定性;(2)纵向连接筋插入式连接在提升构件承载力及抗变形能力要优于焊接连接,该影响主要体现在加载后期;(3)该试验对比了几种不同纵向连接筋构件受力及变形情况,根据试验结果可确定纵向连接筋最优设置形式,为实际工程提供参考。     

地铁联络通道受损管片修复方法的适应性研究

为减少对开挖周边环境的影响,基于非开挖修复理念提出了焊接钢板加固的联络通道受损管片修复加固方法。建立计算模型,对加固后的混凝土强度和钢板强度进行分析,并通过监测仪器对加固后的效果进行监测。依据数值模拟和实测数值结果得出加固后钢板的最大拉应力、最大压应力分布规律,以及受损管片在加固后的应力峰值分布情况。研究表明,该修复加固方法可行,并具有良好的应用性。     

铁路斜拉桥锚拉板力学性能研究及创新

潜江铁路支线岳口汉江特大桥主桥为(32.7+50+93.7+260+38.2) m独塔双索面混合梁斜拉桥,斜拉索在钢箱梁上的锚固形式采用锚拉板式,考虑到铁路桥疲劳荷载较大,本桥采用与拉板连接的承压板构造形式,套筒上设置加劲肋。为保证锚拉板构造连接可靠,力线传递流畅,对比分析锚拉板组成构件不同关键参数的有限元计算结果,确定锚拉板结构关键参数取值。结果表明:拉板与拉筒连接焊缝圆弧过渡区应力集中较为明显,锚拉板受力不均匀性较大,其锚下应力向套筒及拉板传递存在一定的扩散范围,锚拉板其他部分应力及疲劳应力水平较低,满足规范要求;加大锚拉板与套筒连接焊缝根部的圆弧半径,可以有效改善锚拉板的应力集中现象,锚拉板过渡区采用150mm的1/4圆弧形式,并在圆弧与拉索套筒之间设置50 mm直线段。     

大轴力桩基托换监测分析

深圳市地铁一期工程百货广场大轴力桩基托换采用梁托换柱的结构型式,托换结构由托换大梁和两根支撑大梁的托换新桩组成,用主动托换方式,在托换大梁和新桩之间安装千斤顶,分级施加主动力。在托换的整个过程中对托换结构进行实时监测,通过反馈监测信息随时掌握托换结构和原建筑物的变形及受力状况,指导安全施工。分别用不同的测试仪测试原建筑物的沉降、梁板附加应力、梁柱接头的滑移,分析梁板附加应力、主动托换力的分配及荷载的转移规律,以及大梁的受力和变形状态。在托换新桩的桩顶垂直于梁轴线方向安装2个位移计,推测桩的沉降及大梁的偏转状况。将所有传感器集成一个自动测试系统,按照制定的监测控制标准,实施自动监测和安全控制。经过对第一根桩的全过程跟踪监测分析表明:托换结构和建筑物的变形及受力控制都在安全标准范围内;主动托换力保持在40%P时进行截桩,可使得托换前后柱的轴力变化和梁柱接头下沉达到最小。     

铝合金蜂窝板钎焊接头的超声波C扫描检测

分析了铝合金蜂窝板钎焊接头连接状态与超声检测C扫描信号的关系,建立了钎焊接头有效连接面积的超声检测分析模型,并基于该模型生成C扫描图像。利用图像增强、边缘检测等图像处理方法对C扫描图像进行处理,处理后的图像能够清晰地显示出钎焊接头形貌。将钎焊接头尺寸的实际测量值与超声检测值进行对比,结果表明,超声检测所得焊缝有效连接面积与实测值绝对误差小于0.11 mm,证实了超声波检测可用于铝合金蜂窝板钎焊连接面积定量分析。     

盖挖半逆作法地铁车站关键部位的受力及变形分析

青岛地铁五四广场站采用盖挖半逆作法施工。通过Plaxis软件对吊脚桩进行建模,分析其受力及变形情况,采用MIDAS GEN软件分析了钢管混凝土立柱柱脚的复杂受力情况。仿真分析及验算结果表明,吊脚桩和钢管混凝土立柱的受力及变形情况均满足要求。     

管片接头改进条带算法的关键问题研究

为使管片接头改进条带算法结果更加可靠,汇总了对结果影响最大的关键问题,采用理论分析和数值模拟等手段对问题逐一分析,并给出相应的初步建议。研究表明,改进条带算法中的混凝土有效宽度取值的合理范围是0.8~1.0倍的管片厚度;直斜弯螺栓与混凝土的变形协调关系是有区别的,给出了不同螺栓的变形增量与混凝土变形的关系公式;在手孔区接头板混凝土较薄时,应计入接头板局部变形对螺栓刚度的影响;混凝土材料宜选用满足安全概率的非线性参数,传力衬垫材料宜选用稳载条件下的试验曲线参数。研究结论是对改进条带算法关键细节补充完善,对同类力学模型算法也有借鉴意义。     

连拱隧道模型试验中的量测方法应用研究

为准确采集地质力学模型试验中的试验数据,以连拱隧道的模型试验为例,研究采用压力盒、数码图像分析系统、自制沉降板等仪器以及基于图像相关分析的模型试验变形场量测方法,进行应力、应变及变形场的量测。通过对量测结果的分析对比表明,数码图像分析量测技术应用于岩土工程的模型试验,所测变形场规律性好,与试验过程中各种现象拟合好,与对应点沉降板的测量结果很接近,并且与传统方法相比,量测变形场范围广,对模型试验本身基本无扰动和影响;在一定变形范围内,模型试验无需布设任何实际量测标点或描画网格,直接利用数码图像分析方法,是一种简便有效且经济实用的变形场非接触量测方法。多种量测方法的应用实现了真正意义上的连拱隧道三维地质力学模型试验应力及变形场的量测,取得了令人满意的效果。     

软土地铁隧道沉降治理效果评估

基于某地铁隧道沉降治理过程中的实测数据,研究沉降治理效果评估方法。首先利用3次样条曲线插值法对隧道沉降监测点数据拟合,计算出累计沉降的曲率半径;然后以等效轴向刚度模型为基础,推导出盾构管片接头环缝张开量和纵向连接螺栓受力情况。通过理论计算对治理后隧道结构健康状态作出评估,全面分析隧道沉降治理效果,为后期运营维护提供依据。     

轨道交通桥梁预制盖梁结构力学行为研究

通过运用有限元程序ANSYS、MIDAS和规范理论算法,研究轨道交通桥梁预制盖梁的结构力学行为,在施工和运营两种荷载工况下,对接口连接构造的力学行为和计算建模方法进行较为详尽的论述,以及对不同边界条件下的计算结果进行对比分析。从接口部位的环形焊缝应力、钢板与混凝土连接的钢筋应力和接口部位的混凝土应力分析结果可知,该接口构造的连接方案具有一定的可靠性和安全性,同时该研究过程和理论分析成果为其他工程的设计分析工作具有一定的借鉴作用。