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2010年 第25卷 第8期
2010, 25(8): 1-7.
doi: 10.13206/j.gjg201008001
摘要
摘要:
正交异性桥面板的疲劳问题一直是桥梁建设中的关键和热点问题,各国学者在此领域取得了一系列研究成果。时至今日,正交异性桥面板的结构形式较当初已经发生很大变化,大量新的研究成果相继涌现。从正交异性桥面板的设计参数和构造细节入手,对近10年来正交异性桥面板的疲劳研究进展进行综述分析。
正交异性桥面板的疲劳问题一直是桥梁建设中的关键和热点问题,各国学者在此领域取得了一系列研究成果。时至今日,正交异性桥面板的结构形式较当初已经发生很大变化,大量新的研究成果相继涌现。从正交异性桥面板的设计参数和构造细节入手,对近10年来正交异性桥面板的疲劳研究进展进行综述分析。
2010, 25(8): 8-12.
doi: 10.13206/j.gjg201008002
摘要:
正交异性板整体桥面具备诸多良好性能,正越来越多地应用于高速铁路桥梁建设。由于国内尚无建成高速铁路桥梁的成熟经验,钢整体桥面又是疲劳裂纹高发部位,因此,对其构造细节必须进行充分的分析与研究。其中,主桁下弦杆连接处的盖板与桥面板不等厚对接交叉焊缝构造,是一种栓焊混合结构。该部位由对接焊缝和高强螺栓同时承受外力,应力分布比较复杂。针对其受力特点,设计试验试件,在试验室模拟实桥受力进行静载试验和疲劳试验,对该构造的疲劳寿命进行评估。应用ANSYS有限元软件对该构造细节进行应力分析。最后在有限元分析的基础上,针对该构造疲劳性能较差的薄弱点,提出补强措施。
正交异性板整体桥面具备诸多良好性能,正越来越多地应用于高速铁路桥梁建设。由于国内尚无建成高速铁路桥梁的成熟经验,钢整体桥面又是疲劳裂纹高发部位,因此,对其构造细节必须进行充分的分析与研究。其中,主桁下弦杆连接处的盖板与桥面板不等厚对接交叉焊缝构造,是一种栓焊混合结构。该部位由对接焊缝和高强螺栓同时承受外力,应力分布比较复杂。针对其受力特点,设计试验试件,在试验室模拟实桥受力进行静载试验和疲劳试验,对该构造的疲劳寿命进行评估。应用ANSYS有限元软件对该构造细节进行应力分析。最后在有限元分析的基础上,针对该构造疲劳性能较差的薄弱点,提出补强措施。
2010, 25(8): 13-16.
doi: 10.13206/j.gjg201008003
摘要:
西堠门悬索桥吊索与分体式钢箱梁的连接,是通过在钢丝绳吊索端锚头上设置锚杯和叉形板,再由销轴将之分别与设置于两个钢箱梁翼端锚箱上的耳板插连来实现的。耳板整体穿过钢箱梁翼端倾斜表面,插入钢箱梁内,周边焊接。耳板两侧设置加劲板,箱内设置纵、横隔板,形成框式结构。对吊索和钢锚箱的索梁锚固部位足尺模型试验结果进行分析,研究吊索拉力的传力途径及耳板与锚箱构造的疲劳性能,进而分析吊索钢箱梁锚箱的可靠性和合理性。
西堠门悬索桥吊索与分体式钢箱梁的连接,是通过在钢丝绳吊索端锚头上设置锚杯和叉形板,再由销轴将之分别与设置于两个钢箱梁翼端锚箱上的耳板插连来实现的。耳板整体穿过钢箱梁翼端倾斜表面,插入钢箱梁内,周边焊接。耳板两侧设置加劲板,箱内设置纵、横隔板,形成框式结构。对吊索和钢锚箱的索梁锚固部位足尺模型试验结果进行分析,研究吊索拉力的传力途径及耳板与锚箱构造的疲劳性能,进而分析吊索钢箱梁锚箱的可靠性和合理性。
2010, 25(8): 17-21.
doi: 10.13206/j.gjg201008004
摘要:
利用ANSYS软件建立三维有限元模型,通过非线性分析研究角钢连接的滞回性能和抗震性能。在分析过程中分别考虑角钢厚度、加劲肋厚度以及螺栓间距对节点的影响,并得出各种影响因素对应弯矩-转角曲线,通过曲线的比较确定其对滞回性能的影响。最后分析得到:角钢厚度的增大可以较大提高连接的承载力和初始刚度;螺栓间距的减小对连接承载力和初始刚度影响较大;加劲肋厚度的变化对连接性能的影响较小。
利用ANSYS软件建立三维有限元模型,通过非线性分析研究角钢连接的滞回性能和抗震性能。在分析过程中分别考虑角钢厚度、加劲肋厚度以及螺栓间距对节点的影响,并得出各种影响因素对应弯矩-转角曲线,通过曲线的比较确定其对滞回性能的影响。最后分析得到:角钢厚度的增大可以较大提高连接的承载力和初始刚度;螺栓间距的减小对连接承载力和初始刚度影响较大;加劲肋厚度的变化对连接性能的影响较小。
2010, 25(8): 22-26.
doi: 10.13206/j.gjg201008005
摘要:
对无竖向力水平单调加载和有竖向力低周反复加载两种加载方式下的2榀高强冷弯型钢骨架带交叉支撑墙体抗剪性能进行足尺试件试验研究。在单调加载墙体模型得到试验充分验证的基础上,对影响墙体抗剪性能的5个因素进行有限元参数分析。分析结果表明:立柱间距、交叉支撑截面对墙体抗剪承载力影响较小;随立柱截面尺寸的增大,墙体抗剪承载力增加;随竖向荷载值的增加,墙体抗剪承载力降低;单面设置交叉支撑墙体比双面设置交叉支撑墙体的承载力降低幅度较大。
对无竖向力水平单调加载和有竖向力低周反复加载两种加载方式下的2榀高强冷弯型钢骨架带交叉支撑墙体抗剪性能进行足尺试件试验研究。在单调加载墙体模型得到试验充分验证的基础上,对影响墙体抗剪性能的5个因素进行有限元参数分析。分析结果表明:立柱间距、交叉支撑截面对墙体抗剪承载力影响较小;随立柱截面尺寸的增大,墙体抗剪承载力增加;随竖向荷载值的增加,墙体抗剪承载力降低;单面设置交叉支撑墙体比双面设置交叉支撑墙体的承载力降低幅度较大。
2010, 25(8): 27-31.
doi: 10.13206/j.gjg201008006
摘要:
重庆渝北体育馆屋盖结构设计中采用大型铸钢节点,该铸钢节点的安全直接关系到整个结构的安全。为深入了解该铸钢节点的受力性能并确保结构在设计荷载下的安全性,根据设计要求对该铸钢节点进行精细有限元分析,从而了解该铸钢节点在设计荷载下的受力特征以及弹塑性极限承载性能。分析表明,该节点圆弧过渡区域存在应力集中现象。着重研究不同角度杆件交汇处的过渡圆弧半径对圆弧过渡区域应力集中的影响。分析结果表明:当铸钢节点处于弹性工作阶段时,过渡圆弧半径取临界半径值,能够显著降低圆弧过渡区域的应力集中,延缓节点屈服的进程。增大过渡圆弧半径时,当铸钢节点处于弹性工作阶段,小角度交汇处应力集中降低程度较大;当铸钢节点处于屈服阶段,大角度交汇处应力集中降低程度较大。
重庆渝北体育馆屋盖结构设计中采用大型铸钢节点,该铸钢节点的安全直接关系到整个结构的安全。为深入了解该铸钢节点的受力性能并确保结构在设计荷载下的安全性,根据设计要求对该铸钢节点进行精细有限元分析,从而了解该铸钢节点在设计荷载下的受力特征以及弹塑性极限承载性能。分析表明,该节点圆弧过渡区域存在应力集中现象。着重研究不同角度杆件交汇处的过渡圆弧半径对圆弧过渡区域应力集中的影响。分析结果表明:当铸钢节点处于弹性工作阶段时,过渡圆弧半径取临界半径值,能够显著降低圆弧过渡区域的应力集中,延缓节点屈服的进程。增大过渡圆弧半径时,当铸钢节点处于弹性工作阶段,小角度交汇处应力集中降低程度较大;当铸钢节点处于屈服阶段,大角度交汇处应力集中降低程度较大。
2010, 25(8): 32-34.
doi: 10.13206/j.gjg201008007
摘要:
以大型通用有限元软件ANSYS为运行环境,以杆件截面为设计变量,以工程造价为目标函数,采用基于离散变量的满应力法中的应力比法对大跨度空间网架结构进行截面优化设计。同时考虑网架结构的强度、刚度、稳定性、杆件截面尺寸等约束条件。采用FORTRAN语言编制网架优化程序与ANSYS接口。以某煤炭工业厂房的大跨度空间筒壳结构为工程实例,对其进行优化设计,取得了较明显的效果。
以大型通用有限元软件ANSYS为运行环境,以杆件截面为设计变量,以工程造价为目标函数,采用基于离散变量的满应力法中的应力比法对大跨度空间网架结构进行截面优化设计。同时考虑网架结构的强度、刚度、稳定性、杆件截面尺寸等约束条件。采用FORTRAN语言编制网架优化程序与ANSYS接口。以某煤炭工业厂房的大跨度空间筒壳结构为工程实例,对其进行优化设计,取得了较明显的效果。
2010, 25(8): 35-37.
doi: 10.13206/j.gjg201008008
摘要:
压型钢板在其自身平面内具有很大的抗剪能力,其对主体结构有加强作用,可提高结构的空间整体性,此种作用被称为压型钢板的蒙皮效应。由于压型钢板两个方向的弹性模量和泊松比有很大差别,给结构分析带来诸多不便,为了使应力蒙皮效应在工程中尽快得到应用,对压型钢板进行正交各向异性等效,并对压型钢板和等效后的正交异性板进行相同工况下的ANSYS有限元分析比较。结果表明:等效后的正交异性板与真实压型板的侧移基本相同,其抗侧移能力与真实压型钢板相近,因此在结构分析时用正交各向异性板代替压型钢板是可行的。
压型钢板在其自身平面内具有很大的抗剪能力,其对主体结构有加强作用,可提高结构的空间整体性,此种作用被称为压型钢板的蒙皮效应。由于压型钢板两个方向的弹性模量和泊松比有很大差别,给结构分析带来诸多不便,为了使应力蒙皮效应在工程中尽快得到应用,对压型钢板进行正交各向异性等效,并对压型钢板和等效后的正交异性板进行相同工况下的ANSYS有限元分析比较。结果表明:等效后的正交异性板与真实压型板的侧移基本相同,其抗侧移能力与真实压型钢板相近,因此在结构分析时用正交各向异性板代替压型钢板是可行的。
2010, 25(8): 38-43.
doi: 10.13206/j.gjg201008009
摘要:
在钢结构设计中,分析结构温度效应、确定施工合拢温度的难点在于确定温度场分布。为了提出一种计算露天日照条件下钢结构构件温度场分布的方法,采用CFD数值模拟,运用Gambit软件进行建模,Fluent软件进行有限元求解,计算出工字型、箱形构件在北京2009年5月12日各个测温时刻的温度场。通过数值模拟计算结果与相应试验测温数据的对比,验证了所提分析方法的有效性。通过算例,分析讨论了影响钢结构构件温度场的各个因素,为工程设计提供参考。
在钢结构设计中,分析结构温度效应、确定施工合拢温度的难点在于确定温度场分布。为了提出一种计算露天日照条件下钢结构构件温度场分布的方法,采用CFD数值模拟,运用Gambit软件进行建模,Fluent软件进行有限元求解,计算出工字型、箱形构件在北京2009年5月12日各个测温时刻的温度场。通过数值模拟计算结果与相应试验测温数据的对比,验证了所提分析方法的有效性。通过算例,分析讨论了影响钢结构构件温度场的各个因素,为工程设计提供参考。
2010, 25(8): 44-48.
doi: 10.13206/j.gjg201008010
摘要:
太阳能光伏钢结构体系的集成是指将太阳能光伏技术应用于钢结构建筑形成绿色环保节能的建筑结构。首先提出光伏钢结构集成体系的定义以及集成体系应用的分类,归纳了各种应用形式的特点和优势,总结了光伏钢结构集成体系的连接集成技术、设计技术和施工技术,最后对在网架上安装了新型太阳能光伏组件的试验模型的安装和连接进行介绍。
太阳能光伏钢结构体系的集成是指将太阳能光伏技术应用于钢结构建筑形成绿色环保节能的建筑结构。首先提出光伏钢结构集成体系的定义以及集成体系应用的分类,归纳了各种应用形式的特点和优势,总结了光伏钢结构集成体系的连接集成技术、设计技术和施工技术,最后对在网架上安装了新型太阳能光伏组件的试验模型的安装和连接进行介绍。
2010, 25(8): 49-52.
doi: 10.13206/j.gjg201008011
摘要:
泰州长江公路大桥主桥为三塔两跨钢箱梁悬索桥,中索塔为钢结构。针对钢塔机加工时难以精确测量、加工过程工件易变形、轴线基准难确定等加工难点,通过提高测量手段、合理选择支撑点、优化工件姿态、调整工装设计、加强温度控制及科学选择加工基准确保加工质量,进而总结出一套大型钢塔机加工工艺。通过工程验证,该工艺切实可行,确保了工程质量。
泰州长江公路大桥主桥为三塔两跨钢箱梁悬索桥,中索塔为钢结构。针对钢塔机加工时难以精确测量、加工过程工件易变形、轴线基准难确定等加工难点,通过提高测量手段、合理选择支撑点、优化工件姿态、调整工装设计、加强温度控制及科学选择加工基准确保加工质量,进而总结出一套大型钢塔机加工工艺。通过工程验证,该工艺切实可行,确保了工程质量。
2010, 25(8): 53-55.
doi: 10.13206/j.gjg201008012
摘要:
武汉城运会火炬要求火炬升降,并有喷水效果,火炬架设在体育场支撑塔筒上,施工难度较大,结构制作精度要求高;采用液压驱动,单节升降,塔筒上部设水池,实现火炬"日出江花"的设计创意。
武汉城运会火炬要求火炬升降,并有喷水效果,火炬架设在体育场支撑塔筒上,施工难度较大,结构制作精度要求高;采用液压驱动,单节升降,塔筒上部设水池,实现火炬"日出江花"的设计创意。
2010, 25(8): 56-59.
doi: 10.13206/j.gjg201008013
摘要:
硫酸贮罐底板直径大、焊缝多、焊接量大,在焊接过程中将不可避免地产生焊接应力和焊接变形。焊接残余应力和变形的存在,会对焊接底板的承载能力和外形尺寸产生不同程度的影响。采用焊接变形控制技术后,可减少底板焊后的变形,释放焊接残余应力,改善焊接质量。自投产以来,至今运行状态良好,实践证明:这种技术方案能满足施工技术要求。
硫酸贮罐底板直径大、焊缝多、焊接量大,在焊接过程中将不可避免地产生焊接应力和焊接变形。焊接残余应力和变形的存在,会对焊接底板的承载能力和外形尺寸产生不同程度的影响。采用焊接变形控制技术后,可减少底板焊后的变形,释放焊接残余应力,改善焊接质量。自投产以来,至今运行状态良好,实践证明:这种技术方案能满足施工技术要求。
2010, 25(8): 60-64.
doi: 10.13206/j.gjg201008014
摘要:
2010世博会国家电网馆中墙面为斜交叉柱空间网格结构,构件结构形式以箱型为主,两箱型构件相互交叉形成X型,内部结构复杂,焊接和装配先后顺序直接影响构件质量,构件角度的偏差直接影响后期玻璃幕墙的安装以及电网馆整体外观效果。安装时,必须严格控制网格多个方向的角度尺寸,才能确保现场安装质量。网架整体尺寸、水平度、平整度和垂直度的保证必须通过计算、调整以及测量等手段进行方位控制。
2010世博会国家电网馆中墙面为斜交叉柱空间网格结构,构件结构形式以箱型为主,两箱型构件相互交叉形成X型,内部结构复杂,焊接和装配先后顺序直接影响构件质量,构件角度的偏差直接影响后期玻璃幕墙的安装以及电网馆整体外观效果。安装时,必须严格控制网格多个方向的角度尺寸,才能确保现场安装质量。网架整体尺寸、水平度、平整度和垂直度的保证必须通过计算、调整以及测量等手段进行方位控制。
2010, 25(8): 65-67.
doi: 10.13206/j.gjg201008015
摘要:
浦东机场波音机库钢屋盖为大跨度网架+桁架结构,桁架为下挂式桁架,常规施工方法难以满足施工要求。在该结构的施工过程中,通过对大跨度钢屋盖整体提升、吊点荷载转移施工技术的研究与应用,取得良好的施工效果。
浦东机场波音机库钢屋盖为大跨度网架+桁架结构,桁架为下挂式桁架,常规施工方法难以满足施工要求。在该结构的施工过程中,通过对大跨度钢屋盖整体提升、吊点荷载转移施工技术的研究与应用,取得良好的施工效果。
2010, 25(8): 68-72.
doi: 10.13206/j.gjg201008016
摘要:
威海市民文化中心工程高空观光椭圆形锥体钢结构,节点构造复杂、构件规格数量多、安装中结构稳定问题突出、后续锥体表面的点支式玻璃幕墙要求精度高。结合工程实践,对施工测量放样、结构件的制作、拼装顺序及安装工艺、安装精度控制技术等进行总结,形成高空观光椭圆形锥体钢结构成套施工技术,对类似锥体钢结构施工具有借鉴意义。
威海市民文化中心工程高空观光椭圆形锥体钢结构,节点构造复杂、构件规格数量多、安装中结构稳定问题突出、后续锥体表面的点支式玻璃幕墙要求精度高。结合工程实践,对施工测量放样、结构件的制作、拼装顺序及安装工艺、安装精度控制技术等进行总结,形成高空观光椭圆形锥体钢结构成套施工技术,对类似锥体钢结构施工具有借鉴意义。
2010, 25(8): 73-75.
doi: 10.13206/j.gjg201008017
摘要:
工程结构在长期工作状态下往往处于较恶劣的环境中,对传统的结构检测现状做详细的阐述。针对其无法对结构进行实时、在线、长期、完整的监测等问题提出了智能传感技术下的工程结构监测系统。将性能稳定、耐久性好的传感元件埋入或粘贴于结构中,对最能反映土木工程安全状况的参数进行监测,评价结构的安全性、耐久性,为维修、报废、报警决策提供可靠的依据,并指明了其广阔的应用前景。
工程结构在长期工作状态下往往处于较恶劣的环境中,对传统的结构检测现状做详细的阐述。针对其无法对结构进行实时、在线、长期、完整的监测等问题提出了智能传感技术下的工程结构监测系统。将性能稳定、耐久性好的传感元件埋入或粘贴于结构中,对最能反映土木工程安全状况的参数进行监测,评价结构的安全性、耐久性,为维修、报废、报警决策提供可靠的依据,并指明了其广阔的应用前景。
2010, 25(8): 76-82.
doi: 10.13206/j.gjg201008018
摘要:
对美国世贸中心WTC7中采用的4种次梁-柱的钢节点建立了H型框架的有限元分析模型,模型中考虑了高层结构中常见的单根组合梁两端受到钢柱或者剪力墙等强约束的情况,对框架在自然火灾升温条件下的行为进行了分析。分析结果表明:节点是框架结构中的薄弱环节,节点的破坏往往发生在较早的阶段。比较了节点类型与特性对梁的挠度、沿梁轴向的约束力以及节点弯矩的影响,发现抗弯刚度较大的节点会产生较小的挠度和非常大的轴向约束力。对各种节点类型的破坏形式的分析发现,节点的破坏不是由于自身的强度降低,而是主要由于梁的削弱导致弯矩被转移到节点区域。如果轴向压力不对节点的受压区产生灾难性的影响,节点的破坏都发生在受拉区。因此,热膨胀引起的约束压力能减小受拉区的受力,延迟节点的破坏。
对美国世贸中心WTC7中采用的4种次梁-柱的钢节点建立了H型框架的有限元分析模型,模型中考虑了高层结构中常见的单根组合梁两端受到钢柱或者剪力墙等强约束的情况,对框架在自然火灾升温条件下的行为进行了分析。分析结果表明:节点是框架结构中的薄弱环节,节点的破坏往往发生在较早的阶段。比较了节点类型与特性对梁的挠度、沿梁轴向的约束力以及节点弯矩的影响,发现抗弯刚度较大的节点会产生较小的挠度和非常大的轴向约束力。对各种节点类型的破坏形式的分析发现,节点的破坏不是由于自身的强度降低,而是主要由于梁的削弱导致弯矩被转移到节点区域。如果轴向压力不对节点的受压区产生灾难性的影响,节点的破坏都发生在受拉区。因此,热膨胀引起的约束压力能减小受拉区的受力,延迟节点的破坏。
