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2018年  第33卷  第1期

科研开发
新型模块化钢框架板式内套筒连接节点力学性能研究
刘明扬, 王燕, 郏书朔
2018, 33(1): 1-5. doi: 10.13206/j.gjg.201801001
摘要:
采用ABAQUS有限元分析软件建立7个新型模块化钢框架板式内套筒连接节点有限元计算模型,通过改变连接板和内套筒厚度,对节点试件关键位置应力路径进行分析。研究结果表明:模块化钢框架板式内套筒连接节点在静力荷载作用下钢梁与方钢管柱连接区域形成塑性铰,连接板孔洞边缘区域有应力集中现象,建议在孔洞四周做圆弧处理;改变连接板厚度和内套筒厚度对节点承载力影响不大;增加内套筒厚度可以改善内套筒局部应力状态,减小内套筒区域的应力集中现象。
平面钢框架-预应力索支撑结构断索动效应分析
徐金星, 唐柏鉴, 王飞
2018, 33(1): 6-10. doi: 10.13206/j.gjg.201801002
摘要:
为研究钢框架-预应力索支撑结构由于索突然断裂破坏引起的动效应,采用瞬时加载法,对单侧索破断后的剩余结构分别用简化理论和有限元模型进行动力反应分析。研究结果表明:当结构在整个振动过程中处于线弹性状态时,动效应仅与索阻尼比以及失效时间相关,动力系数最大值接近2.0,且动力系数随索失效时间和阻尼比的增大而减小;但当结构在整个振动过程中发生屈服进入塑性状态后,动力效应还与需求能力比有关,动力系数随需求能力比的增大而增大,直至出现动力发散;结构中破断索卸载产生的冲击被未破断索的拉力抵消了,从而钢框架不易进入塑性状态。
梁腹板开平行长孔型节点滞回性能分析
马江萍, 刘清颖, 赵冉
2018, 33(1): 11-17. doi: 10.13206/j.gjg.201801003
摘要:
运用有限元软件ABAQUS对梁腹板采用两条平行长孔削弱的钢框架梁柱节点进行循环荷载作用下的受力性能分析,在根据已有的腹板圆孔削弱的梁柱节点试验对有限元建模方法进行验证后,开展了3个系列共15个节点模型的参数分析,对各模型的滞回曲线及等效塑性应变分布进行了对比分析。结果表明:节点的初始刚度对矩形孔距离梁翼缘的距离a、矩形孔宽度b和矩形孔高度h均不敏感,承载力和节点处的等效塑性应变分布受3个参数的影响较大;随着参数a增大,达到最大承载力后的承载力降低幅度逐渐减小,梁端焊缝处的塑性应变也明显降低;当b≥250 mm时,随着参数b的增大,节点的承载能力逐渐降低,塑性铰外移至开孔处梁截面;随着参数h的增大,节点的承载能力明显降低,当h≥50 mm时,节点能有效地实现塑性铰外移。建议参数取值a≥0.13hb、b=0.63hb、h=0.13hb,其中h_b为梁截面高度。
变截面钢结构疲劳寿命预估方法研究
李斌, 王秀丽, 郎珊珊
2018, 33(1): 18-22. doi: 10.13206/j.gjg.201801004
摘要:
钢结构的疲劳破坏时有发生,实际构件中难免存在几何突变,导致应力集中、降低构件疲劳强度,因此如何有效预估变截面构件的疲劳寿命尤为重要。基于损伤力学理论建立的疲劳损伤模型被用来预估构件疲劳寿命,且取得很好的效果。基于疲劳损伤模型预估缺口试件的疲劳寿命,利用封闭解的方法给出了缺口构件在拉压载荷下的损伤演化方程,同时计算了不同应力集中系数下缺口试件的疲劳寿命,将利用提出方法计算的结果与利用Manson-Coffin方程计算结果进行对比分析,其结果误差在5%以内。
大跨度屋盖风压分布实测研究
罗泽鹏, 周峰, 甘建军, 崔理纲
2018, 33(1): 23-27. doi: 10.13206/j.gjg.201801005
摘要:
近年来,围绕大跨度空间结构的风场特性研究、风振研究逐渐成为土木工程学科的热点研究方向,虽然取得了不少成果,但大多是建立在数值模拟分析基础上,少量学者进行了风洞试验研究。虽然风洞试验可以方便地模拟不同工况条件下的风环境和结构风振响应,但在真实建筑与模型相似比问题上又会使试验结果与真实数据之间存在一定误差,鉴于此,通过实测手段采集到了大跨度空间结构屋盖上方的风速、风向和风压数据,并基于实测数据,对其风荷载的湍流强度、积分尺度、阵风因子、风压分布、风速风向联合分布等指标进行了细致分析,分析结果真实可靠。
考虑插销楔紧度的十字盘式脚手架节点半刚性试验研究
陈少强, 方诗圣, 陈安英, 黄浩, 李茂昆
2018, 33(1): 28-32. doi: 10.13206/j.gjg.201801006
摘要:
为研究插销楔紧度对十字盘式脚手架节点刚度的影响,在8种楔入深度下对48型和60型节点构件进行了弹性阶段抗弯试验,根据多组试验数据发现节点刚度随插销楔入深度增加呈双线性增加,并拟合出两者的函数关系。用ANSYS建立48型和60型在有、无斜杆两种搭设方式下的模板支架模型,分析插销楔紧度对支架承载力的影响,得到支架承载力随插销楔入深度的增加其承载力的变化规律,发现插销楔紧度对无斜杆支架的影响大于对有斜杆支架的影响。
爆炸冲击荷载作用下高压输电塔钢管构件抗爆性能试验研究
宁尧, 肖正直, 温航, 李彦琪
2018, 33(1): 33-40. doi: 10.13206/j.gjg.201801007
摘要:
钢管材料易采购、易加工、易安装、构造体型较好,迎风体型系数较小,因而在高压输电塔结构中得以推广使用,研究爆炸冲击荷载作用下钢管构件的抗爆性能具有重要的理论意义和工程实用价值。通过各比例距离下静爆试验,研究爆炸冲击荷载作用下钢管构件迎爆面、背爆面各测试点的超压数值,进一步掌握爆炸冲击波的传播规律和对钢管构件的作用特点。临近场爆炸时,钢管构件中部呈现出撕裂、局部屈曲的破坏形态;近场爆炸时,钢管构件主要受爆炸冲击荷载第一个波阵面正压的影响;远场爆炸时,钢管构件除受第一个波阵面影响外,地面反射的冲击波也对构件产生影响。
钢与再生混凝土组合结构及构件的研究进展
刘坚, 刘威, 刘将, 张德福, 袁华, 翟双胜
2018, 33(1): 41-46. doi: 10.13206/j.gjg.201801008
摘要:
为了实现我国可持续发展的战略目标,针对目前在城镇化以及旧建筑物拆除重建过程中产生的大量建筑垃圾,以及地震灾后重建,对钢与再生混凝土组合结构及构件开展研究很有意义。通过对最新再生混凝土组合构件及结构的国内外研究现状和进展进行了评述,总结了钢管再生混凝土柱的受力性能、再生混凝土组合构件及结构的力学性能、钢管再生混凝土组合构件及结构的抗震性能等方面的最新研究成果,并对研究与实际应用中需要解决的问题进行了探讨。
纵向钢筋对配筋钢管混凝土柱性能的影响研究
阿里甫江·夏木西, 艾买尔·为力, 韩凤霞, 阿不都乃孜·艾力, 伊力亚尔·阿不都热西提, 艾木则·阿比提
2018, 33(1): 47-52. doi: 10.13206/j.gjg.201801009
摘要:
为了研究配筋钢管混凝土短柱中纵向钢筋(纵筋)的不同力学指标对构件基本力学性能的影响机制,进行了配置高性能带肋和普通光圆两种类别纵筋的短柱轴心受压试验。采用基于性能的比较研究方法,在对承载力、延性、变形、钢管和钢筋的应变分布以及破坏模式等方面进行综合比较分析后发现:配有两种类型纵筋的配筋钢管混凝土短柱的受力性能没有发生明显差别,纵筋强度的直接提高或形状上的改变并不能有效改善构件整体性能,而配有材质与钢管相近的普通光圆纵筋的构件更能表现出优越的力学性能。由此可得,纵筋形状不是影响构件力学性能的主要因素,配置力学指标与钢管相匹配的纵筋才能使纵筋材质得以充分利用、改善性能进而降低构件的制作成本。
十二边形中空夹层钢管混凝土短柱的局部稳定研究
程光明, 王晓建, 陈哲, 陈驹, 郭勇
2018, 33(1): 53-58. doi: 10.13206/j.gjg.201801010
摘要:
对于不同径厚比中空夹层钢管混凝土短柱构件进行了轴压试验,该试件由内外十二边形钢管之间浇筑混凝土而成。通过试验获得了试件的受压局部屈曲模式和承载能力,建立了有限元模型并通过与试验结果比较得到验证。通过有限元参数分析研究了外管宽厚比对内外钢管和混凝土的影响规律。分析了现有圆形中空夹层钢管混凝土构件设计公式对于十二边形构件的适用性,提出了修改后的设计公式,结果可为工程设计提供依据。
工程设计
某体育场悬挑折线形钢结构罩棚设计
陈杰, 田芳, 丁毅
2018, 33(1): 59-63. doi: 10.13206/j.gjg.201801011
摘要:
体育场总建筑面积约为25 000m2,规模约为15 000座。东西方向宽约202 m,南北方向长约219 m,罩棚最大悬挑长度28 m,顶部标高约为35.480 m。东西看台罩棚主要通过下部混凝土柱和环向平台梁支撑,罩棚悬挑部分采用双向斜交平面桁架结构,立面部分则由双向斜交平面桁架汇总形成梭型倒三角桁架支撑于环向平台梁。通过建立整体模型对罩棚在静力荷载、温度作用、地震作用下的受力性能进行分析,并进行了抗连续性倒塌分析和整体稳定分析,结果表明:结构具备较好抗连续倒塌能力和整体稳定性。
铝合金柱面网壳结构弹塑性稳定性研究
季跃
2018, 33(1): 64-68. doi: 10.13206/j.gjg.201801012
摘要:
对铝合金柱面网壳结构弹塑性稳定性进行了系统的研究,设计了符合实际工程应用的55例铝合金柱面网壳。通过ANSYS有限元软件对柱面网壳进行弹塑性全过程分析,分析了跨厚比、矢跨比、材料非线性、荷载分布模式和初始缺陷对柱面网壳整体稳定承载力的影响。根据初始缺陷不同、作用荷载不同等设计了660例柱面网壳,并对其进行有限元分析,提出了柱面网壳弹塑性整体稳定设计方法。
半刚性连接幕墙龙骨框架的力学性能分析
乔羽, 韩汝军, 聂志峰, 高鹏, 曹瑞峰
2018, 33(1): 69-72. doi: 10.13206/j.gjg.201801013
摘要:
螺栓角码连接是幕墙龙骨框架主要的节点连接形式。对幕墙龙骨框架结构进行模拟仿真分析时,连接节点通常按刚性节点处理,忽略了螺栓角码半刚性连接对幕墙龙骨框架结构的影响。通过有限元法计算了螺栓角码连接的初始转动刚度,利用双向变刚度零长度弹簧单元模拟节点的半刚性,建立了半刚性幕墙龙骨框架的有限元模型,对相同边界条件下刚性与半刚性幕墙龙骨框架连接节点进行了有限元仿真计算。结果表明:虽然半刚性连接降低了幕墙龙骨框架的刚度与稳定性,但同时也降低了内应力对幕墙龙骨框架的影响。该结果为幕墙龙骨框架的设计和分析提供了一定的理论依据。
裂纹位置对节点断裂性能的影响
刘芸, 王杨, 王子哲, 毛成超
2018, 33(1): 73-77. doi: 10.13206/j.gjg.201801014
摘要:
为研究梁柱翼缘对接焊缝处裂纹对节点发生断裂可能性的影响,利用ANSYS有限元软件对携裂纹工作的普通节点、板式加强型节点进行模拟研究。通过对指定路径上断裂指标的分析定量讨论裂纹位置对节点断裂性能的影响。结果表明:相较于加强型节点而言,对接焊缝处裂纹对普通节点断裂影响显著;不同位置的裂纹对节点断裂性能的影响不同。
单层网壳与双层网壳钢结构冷却塔结构分析及比较
杜晶, 张栋, 陆灏
2018, 33(1): 78-82. doi: 10.13206/j.gjg.201801015
摘要:
以某2×330 MW间接空冷机组"一机一塔"方案的冷却塔几何参数为例,采用双曲线塔型,对结构体系分别采用单层网壳和双层网壳方案,进行了有限元静力分析、动力分析及弹塑性全过程分析,并对两种结构体系的钢结构冷却塔的结构受力特性、动力特性及弹塑性稳定性进行了比较。
输电铁塔主材螺栓连接节点半刚性研究
胡飞飞, 高长征, 江文强, 刘圣西, 安利强, 高静, 杜好阳
2018, 33(1): 83-87. doi: 10.13206/j.gjg.201801016
摘要:
输电铁塔主材通常由多段角钢采用螺栓连接而成,由于螺栓预紧力较小,连接滑移现象十分普遍,这对螺栓连接节点的轴向刚度产生影响。针对500 k V输电铁塔中4种典型的螺栓连接节点,建立其精细有限元模型,采用侵入法模拟螺栓预紧力,通过仿真模拟得到节点的荷载-位移曲线,研究不同排数、不同孔径的螺栓连接节点的半刚性,并进行真型试验验证,为输电铁塔结构的精细分析提供基础。
加工制作
钢桁梁整体双节点弦杆制作工艺研究
杨立群, 苏甜
2018, 33(1): 88-91. doi: 10.13206/j.gjg.201801017
摘要:
我国桥梁建设发展迅速,尤其是大跨度钢桁梁桥。从散拼节点到整体节点,再到整体双节点,给设计、制作都提出了更高的要求。以铜陵长江大桥上弦杆为例,对整体双节点带钢锚箱的弦杆的制作方案进行研究,将节点距离、锚箱距离、锚箱角度、焊接变形、栓孔精度等方面作为制作工艺关键点,最终制作的杆件质量符合相关规范要求。
施工技术
深圳京基金融中心顶拱管桁架结构安装技术及稳定性验算
刘小华, 王明玉, 张郁
2018, 33(1): 92-95. doi: 10.13206/j.gjg.201801018
摘要:
深圳京基金融中心94层以上采用顶拱管桁架结构,顶拱高39.3 m,由6榀桁架柱与其之间的连杆组成,顶拱柱脚24个铰支座与外框钢柱铰接。根据顶拱的结构特点,在顶拱下部设置措施胎架作为临时支撑,胎架下部钢梁与相邻钢柱或核心墙之间设置斜支撑进行加固处理,保证了顶拱安装稳定性。顶拱安装过程中,胎架最大变形为13.58 mm;支撑钢梁加固结构最大应力为132.30 MPa,最大变形为10.89 mm,均满足相关规范要求,顶拱安装稳定可靠。
组合梁斜拉桥施工过程静力性能分析
刘洋, 王刚
2018, 33(1): 96-100. doi: 10.13206/j.gjg.201801019
摘要:
为研究组合梁斜拉桥施工过程中的受力性能,以河口大桥为背景,利用有限元法对该桥施工过程进行模拟分析。主要计算了施工过程中最大单悬臂阶段、最大双悬臂阶段、合龙阶段及成桥后组合结构受力及变形。结果表明:组合梁位移、塔偏及线型会随荷载类型、边界条件及结构体系的转换发生改变,整个施工过程中组合结构基本为全截面受压。组合结构各构件施工过程整体应力水平、索力应力及塔偏均满足相关规范要求,安全储备较高,对于局部应力偏大的区域,施工时引起重视。
“竖转法”在简支拱拱肋安装中的应用
尚超宏, 吴闯, 陈峰
2018, 33(1): 101-104. doi: 10.13206/j.gjg.201801020
摘要:
唐曹铁路跨世纪路1~96 m简支拱在深化设计中的主要难点在拼装阶段。因为临近高压电线,无法采用常规方法安装施工,通过TEKLA等深化设计软件建模分析,采用"竖转法"施工,解决了钢塔的安装难题。介绍了TEKLA等深化设计软件在钢塔深化设计及制造中的应用。
防火与防腐
耐候钢桥的高强度螺栓连接试验研究
陶晓燕, 史志强, 韩继跃, 戴润达, 巩晓辉
2018, 33(1): 105-108. doi: 10.13206/j.gjg.201801021
摘要:
通过分析影响免涂装耐候高强度螺栓连接性能的主要因素,提出一种表面处理工艺,并通过为期1年的抗滑移系数试验及无锈蚀和锈蚀状态下的疲劳试验进行验证。试验结果显示:采用喷砂和钢丝刷相结合的处理工艺能够满足免涂装耐候钢桥的连接要求,但是喷砂以后的表面状态会随着在大气中放置时间的增加而发生明显变化。试验显示:在室外正常放置的半年内,试样的抗滑移系数较为稳定;但随着室外放置时间的增长,抗滑移系数显著下降。采用耐候钢材质的高强度螺栓栓接接头的疲劳设计采用现行桥梁规范是安全的。
电视塔桅杆防腐工艺分析及施工改进
崔建楠, 程厂
2018, 33(1): 109-111. doi: 10.13206/j.gjg.201801022
摘要:
电视塔桅杆作为电视塔工程中的核心部件,在裸露空气中的环境下,如何提高桅杆的防腐性能,成为亟待解决的难题。针对大型钢结构构件热镀锌工艺,从防腐方案选择、前期准备、施工过程效果检查等方面进行了阐述。
耐候钢腐蚀后的疲劳研究
梁健宇, 姚谏
2018, 33(1): 112-117. doi: 10.13206/j.gjg.201801023
摘要:
耐候钢耐候性能良好,结构中使用还能减少涂装与维护费用。裸露使用的耐候钢,表面带锈的同时还可能承受疲劳荷载。总结了耐候钢腐蚀后疲劳性能的研究进展,包括试件形式、疲劳破坏模式和试验研究及其成果,介绍了考虑腐蚀等因素后耐候钢疲劳模型等研究成果。