结构分割转换工法结构体系安全性分析

结构分割转换工法（CC工法）作为一种全新的施工方法,对其结构体系进行安全性评估具有重要意义。首先,基于CC工法的首个试验项目,介绍该工法的特点及原理。然后,根据各阶段结构特点,对结构体系进行杆系单元模型简化,分析各阶段结构的自由度,判断其安全性,并得出以下结论： 1）安全可靠的结构体系需具备一定的强度和刚度,能承受外荷载和抵御变形; 2）各阶段结构应满足在偶然荷载作用下保持整体稳定性的要求; 3）结构体系内部应有多余的约束,给整体稳定性提供一定的冗余; 4）结构体系应考虑时空效应,即采用增量法,充分考虑不同阶段荷载的相互影响。最后,通过对比增量法与全量法2种情况下结构的受力区别,并结合工法试验项目在设计、施工中存在的问题,提出相应的解决方案,指出优化方向。     

关于结构分割转换工法不同分割方式的探讨

为研究结构分割转换工法（CC工法）中不同结构分割方式对设计、施工的影响,丰富CC工法的相关研究,首先对CC工法跨中设缝和柱顶设缝2种典型分割方式相应的结构体系、受力特性进行分析和比较,并采用数值分析的方法,研究2种分割方式下不同节点位置和节点性质对结构受力的影响。然后对施工环节2种不同分割方式施工步序、节点施工质量控制、经济状况进行分析比较。结果表明： 1）柱顶设缝时,节点的设计、施工较为困难,施工措施费较高; 2）跨中设缝时,节点处理较为简单,经济优势较为突出,但跨中节点的性质在设计时较难把握,宜视构造特点具体考虑。     

大型地下空间的结构分割转换工法研究

为解决当下地下空间开发难题,依托中铁工程装备集团地下停车场项目,提出建造大型地下空间的结构分割转换工法（CC工法）,并成功应用。文章从传统各工法的特点出发,阐述CC工法的设想。基于工程实践过程,首先,从地下结构的分割与转换2个角度,重点介绍大型地下空间的形成过程、型钢和钢筋混凝土组合结构管节、节点处理措施等创新内容; 然后,针对B类节点的处理措施、整体背土现象等工程问题进行解决与优化; 最后,探讨该工法拓展应用的可能性,分别介绍多层、曲线、长距离、装配式结构大型地下空间的初步方案。CC工法的成功研发,旨在为城市大型地下空间开发提供一套新的解决思路。     

结构分割转换工法在地下空间开发中的应用及设想

为了更加快速、安全、高效地完成城市地下空间开发,以结构分割转换工法（CC工法）为研究内容,从工法内涵、工程实践和应用推广3个角度展开研究。首先,基于ＣＣ工法的最新研究成果,从结构分割、建造方案及节点处理3个方面详细介绍CC工法的核心内容;然后,结合工程实践对该工法进行验证性研究,重点比较跨中设缝与柱顶设缝方案的优缺点,介绍该工程地下结构分割、转换的过程,最终证实CC工法建造地下空间的合理性、灵活性及适用性;最后,进行CC工法在富水地层中应用的可行性研究,通过对CC工法与明挖法、暗挖法、型钢混凝土、地面预制装配式结构等技术进行结合应用研究,得出在特定的工程条件下,CC工法也具有与其他先进工法结合应用的价值。     

基于CC工法建造的地下结构受力分析

CC工法作为一种新型地下暗挖技术,为地下工程暗挖施工提供了新的思路,其核心思想是将机械化暗挖小断面结构转换为大断面地下空间建筑结构。为了研究CC工法的结构受力情况,满足CC工法的工法特点需要,使结构安全可靠经济适用,故设计和分析其单元结构和整体结构,并结合CC工法的具体工程应用案例,选取CC工法的3个主要工况进行结构受力分析和设计,得到不同工况的弯剪轴力结果。结果表明： 设计方法和思路较为全面,设计结果安全可靠,能够较好地满足工程需要;同时,研究也为CC工法结构分析和设计提供了方法和依据,为今后相关工程提供了一定的参考。     

结构分割转换工法在地下车库建设中的应用研究

地下车库空间跨度大、建筑功能和结构复杂,通常采用明挖法建造,但在中心城区,明挖法受环境条件限制难以实施,而传统暗挖法建造存在难度大、风险高、效率低的问题。结构分割转换工法（CC工法）通过将大型地下空间结构分割成小型单元,分部实施机械化暗挖后再整体转换,最终形成大断面地下空间。将其应用于地下车库建设可有效减少建设过程对地面环境的影响,并且施工速度快、安全性好。如何将地下车库的建筑结构设计与施工工法进行结合,达到设计合理、施工安全便捷和造价经济的目的,是该工法应用的首要核心问题。本文针对这一问题开展研究讨论,并结合具体案例,提出建议和结论,以期对类似工程提供借鉴和参考。     

浅埋小间距矩形顶管掘进姿态控制技术探讨

为解决采用结构分割转换工法（CC工法）建造的某地下停车场小间距隧道群矩形顶管施工中顶管机出现栽头及掘进姿态控制困难的问题,结合项目施工过程的姿态监控数据,对产生栽头及姿态偏差的原因进行理论分析,提出相应的控制技术,并采取现场试验的方法进行效果验证。结果表明： 1）顶管机栽头现象的原因主要有顶管机体重心偏差、漏浆、姿态预留不够、后靠不稳; 2）通过设备和管节定位处理、洞门密封处理、增加始发姿态预留量、后靠稳定性控制等措施可有效防止顶管机栽头; 3）始发阶段采取洞门预留、破除等控制措施,掘进阶段控制掘进速度并辅以“E”型导向槽进行轴线控制等措施,可有效控制顶管机顶进姿态; 4）通过采取调整铰接油缸行程差、主推油缸行程差及姿态偏差方向的土压等姿态纠偏技术措施,取得了良好的施工效果。     

双管翼缘钢-混凝土新型组合梁抗弯性能试验

提出了2种新型双管翼缘钢-混凝土组合梁截面形式:钢梁上翼缘为圆形钢管混凝土、下翼缘为矩形钢管混凝土(DFCG-1)与钢梁上、下翼缘均为矩形钢管混凝土(DFCG-2)的管翼缘组合梁。为研究此2种双管翼缘组合梁的抗弯性能,对1根DFCG-1和1根DFCG-2进行了跨中双点对称加载试验,分析了试验梁的变形、应变变化规律。依据试验梁弹性、弹塑性状态下的实测受力性能,采用简化弹塑性理论及结合应力-应变协调的弹塑性理论推导了双管翼缘组合梁屈服弯矩、极限抗弯承载力的简化计算公式。研究结果表明:试验梁破坏时表现出明显的塑性弯曲破坏特征,其破坏过程可分为弹性、弹塑性与破坏3个阶段;加载过程中,试验梁未出现平面内与平面外整体失稳,且未发生局部弹性失稳破坏;梁端钢管与内填混凝土间无相对滑移,管翼缘与混凝土翼板间最大滑移小于1.3mm,钢混组合截面各部分协同工作性能较好;DFCG-1,DFCG-2的位移延性系数分别为3.68,4.53,体现出较好的延性性能;DFCG-1,DFCG-2在抗弯刚度、承载力、破坏形态等力学性能上总体表现基本一致,但当翼板混凝土因压溃而退出工作后,DFCG-1更低的腹板高度使其较DFCG-2具有更好的腹板屈曲稳定性;所提公式计算结果与试验值吻合较好,可用于双管翼缘组合梁抗弯承载性能计算分析。     

组合结构错孔拼宽在高速公路扩建中的应用和受力性能研究

近年来，钢混组合结构逐渐在高速公路桥梁拼宽中得到应用。本研究以某高速公路跨线桥梁为背景，对比分析了钢混组合结构拼宽与混凝土结构拼宽方案的荷载横向分布情况；通过建立实体有限元模型，分析了拼接缝位置在支座不均匀沉降和汽车活载作用下，横桥向弯矩沿全桥的分布情况，并分析了钢混组合梁拼宽后新老桥的刚度分配情况和老桥的受力特性。结果表明，钢混组合梁拼宽方案分担的汽车活载比常规拼宽方案降低8%左右，拼宽效果相近；拼宽后老桥植筋位置下翼缘与老桥悬臂上翼缘受力较大，需加强配筋；汽车活载作用下，新、老桥腹板最大位移差值为3.8 mm,结构横向变位平顺。     

新型GFRP组合梁翼缘有效分布宽度分析

利用能量变分法推导出均布线荷载作用下新型GFRP组合梁翼缘有效分布宽度的理论公式,通过有限元数值模拟验证理论公式可靠性。并借鉴传统钢-混凝土组合梁分析方法,对新型GFRP组合梁翼缘有效分布宽度各种影响因素进行了参数分析。     

波形钢腹板管翼缘组合梁抗弯性能试验研究

为研究波形钢腹板管翼缘组合梁的受弯破坏形态及弯曲受力性能,制作2根试验梁进行纯弯试验,研究波形钢腹板管翼缘组合梁施工阶段(试验梁C1)及使用阶段(试验梁C2)的破坏形态及跨中挠度、界面滑移、纵向应变的发展规律。结果表明:试验梁均发生塑性弯曲破坏,其受弯破坏过程可近似划分为弹性、弹塑性及破坏3个受力阶段;试验中各试验梁均未出现腹板剪切屈曲;试验梁C2的管翼缘与混凝土翼板间未出现界面滑移或破坏,二者协同工作性能良好;受薄板褶皱效应影响,波形钢腹板管翼缘组合梁的截面弯曲变形不再符合常规梁理论"平截面假定",但仍可近似按"拟平截面假定"分析。     

基于工业化建造的整体预制连续架设型钢—混凝土组合梁设计

钢-混凝土组合梁便于实现预制装配化,是一种与工业化建造要求相适应的桥型.基于工业化建造思路,采用最大高度1.1 m左右的重型H 型钢,提出了一种整体预制、连续架设的型钢-混凝土组合梁.以5×30m 连续梁为例,介绍了设计构思、结构构造和施工步骤,通过计算分析研究了结构受力性能,包括结构承载力、整体稳定、局部稳定、刚度、桥面板横向受力以及负弯矩区裂缝宽度.型钢-混凝土组合梁工厂制造效率高,现场施工速度快,受力性能良好,具有很强的经济性和竞争力.通过采取适当的结构措施,其跨径可在30 m 的基础上进一步扩展.     

钢-混凝土组合梁桥面结构施工阶段受力分析

为确保钢-混凝土组合梁的施工质量和施工安全,采用数值模拟方法对钢-混凝土组合梁桥面结构施工阶段的受力进行分析。结合某公路通道工程1号桥施工,对桥面板施工全程进行三维数值仿真分析,探讨实际桥梁在各加载阶段的钢梁和混凝土板受力情况,为今后钢-混凝土组合梁桥面结构的施工提供参考。     

基于中外规范的钢混组合梁有效翼缘宽度影响因素分析

本文通过对比中外规范关于组合梁翼缘有效宽度的规定,确定各国规范主要关注的影响因素。通过有限元数值模拟分析,找到各影响因素对有效翼缘宽度的主、次要影响关系。文章得出宽跨比是影响有效翼缘宽度的决定性因素,有效翼缘宽度随宽跨比增大而减小;有效翼缘宽度随剪力钉抗剪刚度增大而增大,剪力钉的高度、剪力钉的横向间距以及混凝土板的厚度对有效翼缘宽度的影响可以忽略不计,在满足构造要求和抗拔强度要求时,剪力钉长度应尽量小。     

钢-UHPC轻型组合连续梁桥设计与施工

以云南省保山市昌保高速公路一座3 m×30 m跨线天桥为工程背景,针对传统钢板组合梁负弯矩区混凝土顶板易开裂的问题,提出了一种预制“π”型钢-UHPC轻型组合梁结构,设计了适用于该组合梁的负弯矩区横向UHPC-NSC组合接缝和双榀“π”型梁间纵向UHPC接缝结构。介绍了UHPC材料的配制、钢-UHPC组合梁纵横向接缝设计、纵向接缝模型试验、负弯矩区1∶2缩尺模型抗弯加载试验,以及该桥的预制装配施工流程。相关结构设计、模型试验和工程实践经验可供实际工程参考。     

拱形钢桁梁桥结构分析与构造细节设计

钢桁架结构通常节点密集,设计复杂多样。现结合绍兴市某拱形下承式钢桁梁桥,介绍其总体布置、结构设计,并基于有限元分析理论,采用通用有限元软件ANSYS对该桥的活荷载计算模式、上下弦杆节点、梁端节点、横肋与下弦杆及小纵梁相交节点的构造细节设计进行计算对比分析。研究表明,整体式节点设计中节点板处竖杆腹板采用渐变断开式设计,可满足应力、屈曲稳定的要求;拱梁结合点处的应力集中范围与大小受圆弧半径、支点相对位置的影响,支点靠近拱梁结合点对结构受力有利;支撑桥面板的横肋下翼缘可与小纵梁、下弦杆采用半刚性节点,虽一定程度上会增大翼缘断开范围腹板应力,但整体应力水平较低。     

狮子洋通道钢-混组合梁桥结构选型研究

狮子洋通道全长约35 km,为高速公路+城市道路双层复合过江通道,过江段采用双层桥梁方案(上层为高速公路,下层为市政道路),多处主线桥设计采用50～80 m跨径桥梁,主梁采用钢-混组合梁结构。通过对简支和连续体系进行比选,该项目采用结构简支、桥面连续的结构体系,并配合暗帽梁的设计方案;通过对工字形钢板组合梁、整体式钢箱组合梁、波形钢腹板组合梁、钢桁腹组合梁、分体式小钢箱组合梁进行比选,选择分体式小钢箱作为该项目钢-混组合梁的钢主梁形式;通过对结构受力性能、经济性、施工便利性、运输便利性和对变宽路段的适应性等综合分析比选,钢主梁采用4片主梁方案,该方案有利于设计、制造及施工标准化,结构受力更合理、造价更经济。从施工场地、设备、工期和安全性等方面分析,该项目施工采用标准化加工钢结构、工厂化预制混凝土桥面板,在桥位上通过湿接缝和集束式剪力钉形成组合结构的方案。     

中小跨整体预制Π形钢板组合梁力学与经济性研究

我国中小跨径桥梁以预制混凝土T梁、小箱梁为主,钢板组合梁具有广阔的推广空间。常规中小跨径钢板组合梁通常先安装钢梁再安装混凝土桥面板,组合效率不高,施工不便。结合湖南省长益扩容高速公路项目工程,提出了一种钢梁-混凝土桥面板整体预制钢板组合梁。预制组合梁为Π形断面,采用架桥机安装,先简支后连续进行体系转换。采用MIDAS和ANSYS有限元软件对组合梁结构的力学性能进行了分析,通过工程实例对组合梁施工性能与技术经济指标进行了对比研究。结果表明:钢梁、混凝土桥面板、连接件承载能力与钢梁的疲劳性能满足现行规范要求;通过优化施工工序与配置普通钢筋,负弯矩区最大裂缝宽度小于规范要求,可按控制裂缝宽度的方式进行设计;组合梁满足梁上运梁强度要求,吊重与混凝土预制结构基本相当,有良好的施工性能,适合山区等复杂地形施工;组合梁建造成本比混凝土预制结构高,但考虑维护与回收价值的全寿命周期成本相对较低;组合梁总用钢量指标相比同类结构居中,混凝土用量最小,经济性较好。预制Π形钢板组合梁具有组合受力效率高、施工方便、造价可靠的优点,适合在我国交通建设中推广。     

扬州万福快速路钢-混凝土组合结构桥梁设计与研究

钢-混凝土组合结构是城市高架桥梁结构的重要形式,以扬州万福快速路钢-混凝土组合梁为背景,介绍了采用组合结构桥面板的组合梁在组合桥面板、剪力钉、桥面板钢筋等方面设计及研究的相关成果,为类似项目的建设提供了较好的借鉴。     

波形钢腹板内衬混凝土组合梁弯、剪性能试验

为改善波形钢腹板组合梁负弯矩区受力性能,避免波形钢腹板剪切屈曲以及受压翼缘局部屈曲,提出波形钢腹板内衬混凝土形成组合构造的措施。通过设计具有不同弯、剪比参数的2个试件,开展波形钢腹板内衬混凝土组合梁模型试验,研究其承受弯矩与剪力共同作用下的力学性能,明确不同弯、剪比对极限承载能力以及失效模式的影响,建立弯、剪共同作用的相关方程。试验结果表明:试件的破坏模式为明显的弯、剪耦合破坏,内衬混凝土出现弯曲、剪切2类主裂缝;弯剪比对试件未开裂截面抗剪刚度影响较小,但对初始开裂后试件抗剪刚度影响较大;弯剪比增大,试件开裂荷载减小,结构的延性增加;在弯、剪共同作用下,未开裂截面应变基本满足平截面假定,但受拉区混凝土开裂后,相应区域波形钢腹板由于"折叠效应"应变较小,平板段几乎为0,斜板段由于混凝土的挤压作用应变不为0。最终依据模型试验与数值模拟结果,建立弯、剪共同作用下波形钢腹板内衬混凝土组合梁承载力评价准则,为今后的设计提供参考。