矩形波纹钢地下综合管廊结构抗震性能分析

本文以矩形断面波纹钢综合管廊结构为主要研究对象,结合有限元软件建立土层-结构数值模型,系统地探究了地震加速度峰值、波纹钢结构刚度、土体刚度等因素对矩形断面波纹钢综合管廊结构抗震性能的影响规律,明确了矩形断面波纹钢综合管廊结构在地震荷载作用下不同工况的最不利受力和变形位置。研究结果表明管廊结构内力与变形随地震加速度峰值增大而增大;管廊结构刚度增大,结构内力随之增大,相反地结构变形随之减小;管廊结构内力、变形和层间位移角均随土体刚度的增大而减小,且土层刚度越小,对结构变形影响更为明显。     

波纹钢板综合管廊施工期力学性能研究

波纹钢板综合管廊设置有内支架,其受力模式异于波纹钢桥涵,为研究内支架对波纹钢板综合管廊力学性能的影响,结合依托工程的现场试验,测试安装内支架和未安装内支架的管廊关键截面应变,利用等效梁理论计算截面内力。结果表明:波纹钢板综合管廊未安装内支架时,截面承受压力和拉力,截面轴力和弯矩随着填土高度增加基本趋于稳定;安装内支架时,截面几乎全部承受压力,压力随填土高度增加较快,弯矩增加较慢;安装内支架与未安装内支架时相比,截面最大压力增加,最大正弯矩和最大负弯矩减小,说明内支架对管廊受力是有利的;管底楔形部分的填土压实不足导致管底斜向45°截面内力增长较快。     

基于焊接钢板定位的装配式桥墩抗震性能分析

采用灌浆波纹管作为桥墩预制构件连接形式时,波纹管和插入钢筋的位置固定是关键问题.为此提出在柱底和承台上表面安置两块带孔定位钢板,以确保波纹管与钢筋的精准定位,再对钢板进行焊接操作以保证连接性能.为研究采用焊接钢板定位的装配式桥墩的抗震性能,设计不包含焊接钢板和采用焊接钢板定位两种装配式桥墩构件的缩尺模型,进行拟静力试验...     

综合管廊抗震分析研究进展综述

针对目前城市综合管廊建设方兴未艾、抗震防灾需求日益凸显的现状,总结评述目前综合管廊抗震分析的研究进展。首先,归纳总结综合管廊结构的震害特点和关键影响因素,并在此基础上对国内外综合管廊抗震研究的发展历程和重要突破进行综述;然后,重点从影响综合管廊地震响应机制的关键要素出发,即从输入地震动特征、工程场地特性、管廊结构形式与构造特点3个方面对综合管廊抗震研究现状以及存在的不足之处进行综述;最后,对综合管廊减隔震研究现状进行讨论。研究表明： 1)输入地震动特征会对综合管廊地震响应产生显著影响,对于浅埋结构还应关注地表Rayleigh波的作用; 2)工程场地特性研究聚焦在饱和液化地层、断层破碎带等不利场地条件对综合管廊结构地震响应的影响机制方面; 3)新型管廊结构形式和节点构造层出不穷,但目前的研究工作主要关注管廊结构自身的地震响应特征。建议后续研究重视综合管廊功能性对抗震安全性的需求,进一步加强“结构-功能”一体化抗震性能设计方法与指标体系的研究工作。     

装配式桥墩抗震性能分析

基于抗震性能及施工的需求,提出了一种新型装配式桥梁连接方法,在连接端头预埋圆形型钢,通过焊接连接,对比灌浆套筒、金属波纹管的其他构造,该连接方法施工方便,操作容易,施工速度更加快速。通过对型钢连接方式的试验研究,主要得出以下结论：（1）型钢连接的装配式桥墩与现浇桥墩破坏均为弯曲破坏。型钢连接的装配式桥墩柱根处破坏程度较轻,混凝土破坏主要集中在预埋钢管顶部以上。（2）型钢连接的装配式桥墩承载能力高于现浇桥墩。（3）型钢连接的装配式桥墩与现浇桥墩的残余位移相当,但在耗能能力及延性方面前者的表型更好。（4）型钢连接的装配式桥墩具有优越的抗震性能,为装配式桥墩在高烈度地震区的使用提供一种方法。     

装配式拱桥立柱节点抗震性能拟静力试验

为改进装配式拱桥立柱节点抗震设计方法和构造措施,以云南8度区一座130 m跨径空腹式箱型拱桥某排架立柱为研究原型,制作4组等比例试件,其中3组柱脚节点部位分别采用整体浇筑、角钢及钢纤维混凝土3种方式进行节点加强。通过施加模拟地震作用的低周往复荷载测试试件的破坏形态、力与位移关系,得到滞回曲线、骨架曲线等特征曲线及荷载与位移特征值,进而对试件的极限承载力、变形能力、耗能能力、刚度及延性等抗震性能进行对比分析。研究结果表明,4组试件中整体浇筑节点加强方式抗震性能最佳。     

不同截面形式的波纹钢综合管廊结构受力性能分析

本文依托平遥古城基础设施提升改造项目中综合管廊建设工程,针对波纹钢综合管廊结构,利用有限元软件构建不同截面形式的三维土层-结构数值模型,探究不同截面形式对波纹钢管廊结构受力特点及变形规律的影响。揭示了不同断面形式的波纹钢管廊结构最不利受力位置,最后分析了超载作用对波纹钢管廊结构受力性能的影响。研究结果表明：矩形断面波纹钢综合管廊结构受力性能良好。圆形断面和马鞍形断面结构腰部位置横向变形和内力最大,而矩形断面结构四个角处节点的变形和受力最大。不同断面形式的管廊结构底部均向内收缩变形,且管廊结构竖向变形量比横向变形量大,因此在实际工程中应关注波纹钢管廊结构变形量,尤其是结构竖向变形。     

不同截面形式的波纹钢综合管廊结构受力性能分析

本文依托平遥古城基础设施提升改造项目中综合管廊建设工程,针对波纹钢综合管廊结构,利用有限元软件构建不同截面形式的三维土层-结构数值模型,探究不同截面形式对波纹钢管廊结构受力特点及变形规律的影响。揭示了不同断面形式的波纹钢管廊结构最不利受力位置,最后分析了超载作用对波纹钢管廊结构受力性能的影响。研究结果表明：矩形断面波纹钢综合管廊结构受力性能良好。圆形断面和马鞍形断面结构腰部位置横向变形和内力最大,而矩形断面结构四个角处节点的变形和受力最大。不同断面形式的管廊结构底部均向内收缩变形,且管廊结构竖向变形量比横向变形量大,因此在实际工程中应关注波纹钢管廊结构变形量,尤其是结构竖向变形。     

波纹钢结构综合管廊受力特征研究

依托试验工程,对波纹钢结构综合管廊施工过程中受力特征进行了研究,得出了管内应变及管外土压力变化规律。结果表明:波纹钢结构综合管廊内壁波峰、波谷、波侧在填土初期各测点应变值有重新分布的过程,后期随着填土高度的增加逐渐增大;管内壁轴向应变值要小于切向应变值,轴向波纹的存在可以更大程度上分散荷载的应力集中;管周外侧土压力随着填土高度增加而增大。研究成果对全国波纹钢结构综合管廊设计与施工有一定的指导作用。     

预制混凝土箱涵装配式综合管廊设计

基于整体预制装配式混凝土综合管廊技术,阐述了其优势及总体设计要求。在对装配式混凝土综合管廊结构设计的介绍中,较深入地探讨了综合管廊舱室设计、节点拼接、防水及拼装技术等方面的内容,为提高预制装配式混凝土综合管廊的设计水平提供参考。     

隧道波纹钢板套衬接头抗弯性能有限元分析

为进一步探讨隧道波纹钢套衬结构纵向连接接头的安全性和适用性问题,对不同型号拼装式波纹钢板纵向接头抗弯力学性能进行研究,选取200 mm×55 mm、300 mm×110 mm和400 mm×150 mm3种型号波纹钢板试件进行接头抗弯数值模拟。共设计12种工况,对比不同规格螺栓的应力分布规律、变形破坏形式及不同螺栓预紧力条件下的法兰板极限承载力及变形破坏特征,就螺栓应力、跨中挠度、极限承载力、法兰板接缝张开量及塑性破坏等方面进行深入分析。研究结果表明： 1）螺栓主要受拉弯变形,内侧螺栓较外侧螺栓受力更大,率先达到屈服状态; 2）接头薄弱点主要在于法兰板,其更容易发生变形破坏; 3）螺栓预紧力对波纹钢板的极限承载力、跨中挠度及接缝张开量均有一定的影响; 4）大波形波纹钢板极限抗弯承载能力约为深波形和中波形的1.36倍和1.67倍。     

地震作用下多孔钢波纹板拱桥力学分析

为给多孔钢波纹板拱桥的抗震设计提供参考,结合泗洪至许昌高速公路上一座3孔跨径4m的钢波纹板拱桥工程实例,利用大型通用有限元软件ANSYS建立该桥的三维空间有限元实体模型,采用动态时程分析法,对桥梁在人工合成地震波、El Centro波、Taft波3种地震波作用下结构的位移和应力进行分析。结果表明:在同一地震时程激励下,虽然各拱圈空间位置不同,但位移和应力响应的时程曲线走向一致;同一拱圈中,拱弧线拱顶位移比四等分点处位移约小24.9%,应力约小75.2%;不同拱弧线横桥向中部位移比外侧位移约大7.3%,应力约大17.6%;同一位置处边跨拱圈比中跨拱圈位移约大2.5%,应力约大20%。该拱桥结构具有良好的整体抗震性能。     

波纹钢板在隧道明洞结构中的应用研究

为研究波纹钢拱圈式隧道明洞结构的力学性能,为该类型隧道明洞结构的应用提供理论依据,以某隧道窗孔式明洞为工程背景,采用有限元数值模拟方法进行受力分析。首先,分析明洞结构中基础底座、混凝土拱圈和波纹钢拱圈的应力分布特点;其次,从弯矩、轴力和位移3个方面研究波纹钢板的厚度对该明洞结构受力的影响;最后,从弯矩、轴力和位移3个方面研究钢拱圈不同矢跨比对该明洞结构受力的影响。研究结果表明： 1）基础底座的内外墙根部截面应力较大,为结构受力最不利位置,混凝土拱圈和波纹钢拱圈在拱脚和拱顶附近位置处受力较大; 2）随着波纹钢板厚度的增加,内外墙底部截面的弯矩均有所减小;外墙底部截面的轴力有所减小,而内墙底部截面的轴力有所增加;钢拱圈的横向和竖向位移均有所减小; 3）随着钢拱圈矢跨比的减小,内外墙底部截面的弯矩不断增加,且内墙底部截面弯矩增加更为明显;内外墙底部截面的轴力不断减小; 钢拱圈的横向位移不断减小,竖向位移出现先减小后增加的趋势。     

装配式隧道圆形和方形钢榫接头抗弯性能大尺寸试验

接头是装配式隧道建设和运营阶段最为薄弱和关键的部位,其设计及力学性能评估是一项必要的研究工作。为评估圆形和方形钢榫接头的抗弯性能,开展了大尺寸接头抗弯试验,研究了接头在荷载作用下的竖向挠度、接缝张开量及应变变化规律,探讨了其接头旋转角、延性、断裂韧性及破坏模式。研究结果表明:圆形钢榫接头的承载能力弱于方形钢榫接头,极限荷载及其对应的挠度分别比方形钢榫接头小77.71 kN和6.797 mm;同一荷载水平下,方形钢榫接头的张开量和旋转角更小,其抗变形能力强于圆形钢榫接头;2种钢榫接头的混凝土和钢筋应变响应规律在整体上相似,但方形钢榫接头的最大压应变仅为圆形钢榫接头的15%;圆形钢榫接头表现出渐进失效行为,其挠度延性指数和旋转延性指数分别是方形钢榫接头的2.28倍和1.98倍,且最终旋转角和单位荷载下旋转角增量均小于方形钢榫接头;2种钢榫接头受压弯曲时,圆形钢柱将荷载传递至接头底部,使混凝土受拉区破坏过大,主要表现出拉弯破坏模式,而方形钢柱联合更多承压区混凝土受荷,使承压区混凝土破损面积为圆形钢榫接头的3倍左右,主要表现出压弯破坏模式。研究结果可为装配式矩形隧道的接头设计提供参考。     

基岩地震波作用下隧道计算模型分析

针对隧道的地震计算模型,详细分析了地震波、有限元区域及边界条件、有限单元尺寸等3个关键问题,指出：隧道的地震分析应采用平原基岩地震波;在地震波作用分析中计算模型应采用底部固定边界条件,侧面具有无限边界时,不宜采用有限截断后添加具有透射功能的边界,而宜根据圣维南原理采用大范围的截断边界;有限元尺寸应根据地震波的频谱关系确定。     

钢桥面板U肋-横隔板连接接头应力分析

采用有限元方法对我国常用的实腹式横隔板扁平钢箱梁钢桥面板结构进行了应力分析,研究了U肋-横隔板连接接头疲劳裂纹的产生机理及主要影响因素,并对几种常见的横隔板弧形切口形状及内肋式构造、底部固定式构造等新型构造的效果进行了比较.研究表明,传统构造4和新型内肋式构造21的受力性能较为理想,但普遍适用于不同疲劳裂纹形式、加载条件、横梁高度、制造工艺的最优构造形式并不存在,需要采用基于性能的方法进行U肋-横隔板连接接头疲劳设计.     

埋置式钢质波纹板管结构的有限元分析

埋置式钢质波纹管充分利用了波纹板的刚度和对变形的适应能力,具有施工方便、环保的特点,被广泛应用于水利治理、隧道、小跨径桥梁等许多方面。其内力计算可以采用平面有限元和空间有限元进行计算。通过比较计算实例可知,平面有限元的计算结果有足够的精度,满足工程应用的需要。经荷载试验比较可知,有限元计算结果略偏保守,能够保证结构的安全。     

大跨度中承式钢桁拱桥抗震性能分析

为研究大跨度中承式钢桁拱桥在地震作用下的地震响应以及减隔震措施,以主跨436 m的中承式钢桁拱桥——广州明珠湾大桥为背景,利用MIDAS Civil软件建立主桥空间有限元模型,采用反应谱法计算罕遇地震作用下的地震响应并进行抗震性能分析;选择双曲面球型减隔震支座作为减隔震措施,采用非线性时程分析方法计算罕遇地震作用下的地震响应,对比设置减隔震措施前、后抗震性能进行减隔震效果评估。结果表明:该桥自振基本周期长,罕遇地震作用下结构动力响应较大,桥墩桩基不能满足抗震性能要求;设置双曲面球型减隔震支座后,各向地震作用下大部分结构的内力响应均明显减小,其中桩基安全系数提高66%,改善了大跨度中承式钢桁拱桥的抗震性能,结构满足抗震要求。     

外置钢管补强圆形钢桥墩非线性有限元分析

通过采用MARC有限元程序对外置钢管补强的7个圆柱形试件进行非线性数值分析,得到了在一定垂直荷载和往复水平荷载的作用下非线性荷载与位移的关系曲线,并考察了钢管的径厚比、桥墩柱的长细比对外置钢管补强圆形钢桥墩的延性、承载力和吸收能量的影响。结果表明:数值分析与试验结果较为吻合,外置钢管补强圆形钢桥墩具有良好的抗震性能。     

波纹钢管廊结构设计关键技术分析与问题探讨

波纹钢管廊结构具有受力性能优、施工时间短、造价低、环保性能好等优点。为深入了解波纹钢管廊结构的承载机制、破坏特征及装配化技术、规范化断面形式、土体加固方法及措施等关键设计方法,对美国、加拿大、澳大利亚等公路、铁路工程中的排水沟、地下通道、立交工程中波纹钢管道结构的应用情况进行介绍,分析梳理波纹钢管道在国外的工程应用、规范编制、技术特征和设计施工方法,并对波纹钢管结构的荷载计算、强度验算、设计流程和方法进行详细分析。结合国内波纹钢管廊建设技术的发展需要,从建设环境、结构断面形式、装配化、围护土体加固、最小埋置深度等方面探讨波纹钢管廊建设中存在的问题及发展趋势,提出对波纹钢管廊建设关键技术的研究建议。