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2019年 第34卷 第10期
2019, 34(10): 1-9.
doi: 10.13206/j.gjg.201910001
摘要
摘要:
提出了一种采用高强螺栓摩擦装置的装配式自复位框架梁柱节点(PSCC)。这种节点的特点是可以避免高层建筑施工时的现场高空张拉。对PSCC的力学性能进行了试验研究和数值模拟。在试验与数值模拟分析结果基本吻合的基础上,选取摩擦型连接高强度螺栓的摩擦系数和预紧力作为参数,探讨了各个工况下PSCC的初始刚度、消压弯矩、开口刚度、临界开口弯矩、最大开口弯矩、钢绞线索力。有限元分析结果表明:随着摩擦系数和预紧力的增大,初始线刚度、开口刚度、临界开口弯矩和残余转角均增大,同时耗能系数也有增大的趋势,但是钢绞线索力呈现出相反的趋势。参数化分析可以为PSCC进一步的性能化设计奠定基础。
提出了一种采用高强螺栓摩擦装置的装配式自复位框架梁柱节点(PSCC)。这种节点的特点是可以避免高层建筑施工时的现场高空张拉。对PSCC的力学性能进行了试验研究和数值模拟。在试验与数值模拟分析结果基本吻合的基础上,选取摩擦型连接高强度螺栓的摩擦系数和预紧力作为参数,探讨了各个工况下PSCC的初始刚度、消压弯矩、开口刚度、临界开口弯矩、最大开口弯矩、钢绞线索力。有限元分析结果表明:随着摩擦系数和预紧力的增大,初始线刚度、开口刚度、临界开口弯矩和残余转角均增大,同时耗能系数也有增大的趋势,但是钢绞线索力呈现出相反的趋势。参数化分析可以为PSCC进一步的性能化设计奠定基础。
2019, 34(10): 10-15.
doi: 10.13206/j.gjg.201910002
摘要:
目前,大跨度空间网架组合杆件的设计与计算都是依据单根杆件的简化模型进行的,未考虑构件与构件之间的组合效应,计算长度系数通常取1,与实际受力情况有所不同。利用数值模拟与试验相结合的方法对组合杆件的屈曲后性能进行研究,考虑初始缺陷以及构件与构件之间组合效应的影响,运用ABAQUS有限元软件对组合杆件的滞回性能进行模拟分析,并通过试验验证了模拟结果的正确性,最终得到组合杆件的计算长度系数以及滞回模型。
目前,大跨度空间网架组合杆件的设计与计算都是依据单根杆件的简化模型进行的,未考虑构件与构件之间的组合效应,计算长度系数通常取1,与实际受力情况有所不同。利用数值模拟与试验相结合的方法对组合杆件的屈曲后性能进行研究,考虑初始缺陷以及构件与构件之间组合效应的影响,运用ABAQUS有限元软件对组合杆件的滞回性能进行模拟分析,并通过试验验证了模拟结果的正确性,最终得到组合杆件的计算长度系数以及滞回模型。
2019, 34(10): 16-20.
doi: 10.13206/j.gjg.201910003
摘要:
搜集了国内学者所做的71根钢管混凝土叠合柱轴压短柱的试验数据,建立了钢管混凝土叠合柱轴压试件的数据库,并进行了相关参数的统计分析。介绍了5种叠合柱轴压强度计算方法,并将试验结果与计算式预测结果进行比较,分析了各计算式对于叠合柱轴压强度计算时的适用性。结果表明:CECS 188∶20××《钢管混凝土叠合柱结构技术规程》(送审稿)计算式和《钢管混凝土叠合柱轴压性能研究》一文中计算式的预测结果与试验结果较为接近。最后,基于现有试验数据,分析了叠合柱中外围钢筋混凝土中箍筋的配箍特征值与内部钢管混凝土的约束效应系数比值对轴压强度的影响规律。
搜集了国内学者所做的71根钢管混凝土叠合柱轴压短柱的试验数据,建立了钢管混凝土叠合柱轴压试件的数据库,并进行了相关参数的统计分析。介绍了5种叠合柱轴压强度计算方法,并将试验结果与计算式预测结果进行比较,分析了各计算式对于叠合柱轴压强度计算时的适用性。结果表明:CECS 188∶20××《钢管混凝土叠合柱结构技术规程》(送审稿)计算式和《钢管混凝土叠合柱轴压性能研究》一文中计算式的预测结果与试验结果较为接近。最后,基于现有试验数据,分析了叠合柱中外围钢筋混凝土中箍筋的配箍特征值与内部钢管混凝土的约束效应系数比值对轴压强度的影响规律。
2019, 34(10): 21-24.
doi: 10.13206/j.gjg.201910004
摘要:
在对一榀单跨双层薄柔钢框架以及一榀单跨双层的内嵌再生混凝土墙板的薄柔钢框架进行水平低周往复荷载试验,研究内嵌再生混凝土墙板后,对薄柔钢框架性能的提升效果。结果表明:在嵌入再生混凝土墙板后,钢框架结构的正向承载力提升了27%,反向承载力提升了0. 17%;正向延性系数提升了75%,反向延性系数提升了36%;能量耗散系数提升了7%。说明在嵌入再生混凝土墙板后,结构的各方面性能都有了显著提升。
在对一榀单跨双层薄柔钢框架以及一榀单跨双层的内嵌再生混凝土墙板的薄柔钢框架进行水平低周往复荷载试验,研究内嵌再生混凝土墙板后,对薄柔钢框架性能的提升效果。结果表明:在嵌入再生混凝土墙板后,钢框架结构的正向承载力提升了27%,反向承载力提升了0. 17%;正向延性系数提升了75%,反向延性系数提升了36%;能量耗散系数提升了7%。说明在嵌入再生混凝土墙板后,结构的各方面性能都有了显著提升。
2019, 34(10): 25-29.
doi: 10.13206/j.gjg.201910005
摘要:
带翼缘十字形截面构件轴心受压时,极有可能发生扭转失稳。对于此类构件的扭转失稳,相关研究相对较少,设计时很容易被忽略,在工程应用时存在安全隐患。采用有限元方法,计入残余应力的影响,对带翼缘十字形轴心受压构件的失稳承载力进行了研究,考察了初始扭转角、扭转长细比、翼缘宽度、腹板高度、腹板厚度等参数对带翼缘十字形截面构件扭转失稳承载力的影响。结果表明:带翼缘十字形截面轴心受压构件在扭转失稳后不具备后屈曲性能;初始扭转会加速截面塑性区的发展,降低截面的刚度;在给定初始扭转缺陷和残余应力的前提下,构件的扭转失稳极限承载力仅与扭转长细比λω有关,与翼缘宽度、腹板高度、腹板厚度等几何参数没有直接关系。
带翼缘十字形截面构件轴心受压时,极有可能发生扭转失稳。对于此类构件的扭转失稳,相关研究相对较少,设计时很容易被忽略,在工程应用时存在安全隐患。采用有限元方法,计入残余应力的影响,对带翼缘十字形轴心受压构件的失稳承载力进行了研究,考察了初始扭转角、扭转长细比、翼缘宽度、腹板高度、腹板厚度等参数对带翼缘十字形截面构件扭转失稳承载力的影响。结果表明:带翼缘十字形截面轴心受压构件在扭转失稳后不具备后屈曲性能;初始扭转会加速截面塑性区的发展,降低截面的刚度;在给定初始扭转缺陷和残余应力的前提下,构件的扭转失稳极限承载力仅与扭转长细比λω有关,与翼缘宽度、腹板高度、腹板厚度等几何参数没有直接关系。
2019, 34(10): 30-35.
doi: 10.13206/j.gjg.201910006
摘要:
结合国内外现有研究成果,在传统内外刚性法兰的基础上,提出一种内置加劲肋的新型法兰连接形式。采用ANSYS有限元软件,对含内置加劲肋法兰节点进行轴向拉伸参数分析,找出参数变化导致内外螺栓受力的不均匀度变化。结果表明:含内置加劲肋法兰比无内置加劲肋法兰较早达到屈服极限,且最大承载力略小于无内置加劲肋法兰;含内置加劲肋双圈法兰受力情况比较复杂,尤其是内置加劲肋两侧的螺栓轴力明显大于其他地方;内外圈螺栓受力不均匀度随内置加劲肋厚度的增大而增大。
结合国内外现有研究成果,在传统内外刚性法兰的基础上,提出一种内置加劲肋的新型法兰连接形式。采用ANSYS有限元软件,对含内置加劲肋法兰节点进行轴向拉伸参数分析,找出参数变化导致内外螺栓受力的不均匀度变化。结果表明:含内置加劲肋法兰比无内置加劲肋法兰较早达到屈服极限,且最大承载力略小于无内置加劲肋法兰;含内置加劲肋双圈法兰受力情况比较复杂,尤其是内置加劲肋两侧的螺栓轴力明显大于其他地方;内外圈螺栓受力不均匀度随内置加劲肋厚度的增大而增大。
2019, 34(10): 48-52.
doi: 10.13206/j.gjg.201910009
摘要:
以特殊建筑造型的武汉天河机场交通中心金属屋面工程为背景,介绍超长多曲面双层金属屋面系统设计要点。应用BIM技术建模,采用多种软件组合设计技术,解决了桁架式龙骨结构设计,双层金属屋面的分离式龙骨设计,焊接式防水设计,防温度效应设计,多曲面渐变尺寸半圆环连接节点设计等问题。达到了预期设计目标,取得了较好的实际应用效果。
以特殊建筑造型的武汉天河机场交通中心金属屋面工程为背景,介绍超长多曲面双层金属屋面系统设计要点。应用BIM技术建模,采用多种软件组合设计技术,解决了桁架式龙骨结构设计,双层金属屋面的分离式龙骨设计,焊接式防水设计,防温度效应设计,多曲面渐变尺寸半圆环连接节点设计等问题。达到了预期设计目标,取得了较好的实际应用效果。
2019, 34(10): 36-42.
doi: 10.13206/j.gjg.201910007
摘要:
针对关键节点的细部分析,采用从整体模型中隔离出节点,将整体模型与节点模型分别独立计算的方法,在节点域施加的边界条件往往与实际情况相差较大。应用多尺度建模技术对东津站屋盖铸钢节点进行动力弹塑性分析。屋盖杆件采用梁单元建模,关键节点采用实体单元进行精细化建模,并通过自由度约束方程对梁单元和实体单元进行多尺度连接,从而准确反映节点域的边界条件。分别采用多尺度建模和隔离体建模进行对比分析:在结构整体地震动响应方面,两者的计算结果基本一致,多尺度建模仅对节点域相邻区域的杆件有一定影响;在节点域的计算分析方面,采用隔离体的节点分析结果偏于保守。研究表明,多尺度建模技术精确描述节点边界条件,是分析复杂结构关键节点的一种有效手段。
针对关键节点的细部分析,采用从整体模型中隔离出节点,将整体模型与节点模型分别独立计算的方法,在节点域施加的边界条件往往与实际情况相差较大。应用多尺度建模技术对东津站屋盖铸钢节点进行动力弹塑性分析。屋盖杆件采用梁单元建模,关键节点采用实体单元进行精细化建模,并通过自由度约束方程对梁单元和实体单元进行多尺度连接,从而准确反映节点域的边界条件。分别采用多尺度建模和隔离体建模进行对比分析:在结构整体地震动响应方面,两者的计算结果基本一致,多尺度建模仅对节点域相邻区域的杆件有一定影响;在节点域的计算分析方面,采用隔离体的节点分析结果偏于保守。研究表明,多尺度建模技术精确描述节点边界条件,是分析复杂结构关键节点的一种有效手段。
2019, 34(10): 43-47.
doi: 10.13206/j.gjg.201910008
摘要:
在特高压输电塔中,焊接大规格角钢能解决热轧大角钢采购困难的问题,目前工程中已经开始相关应用,但对其残余应力分布、稳定承载力的研究较少。针对这一情况,根据焊接角钢加工实际情况,对Q420钢板焊接后的温度场、应力场、截面的焊接残余应力分布进行计算分析。考虑该残余应力和构件初始缺陷建立L250、L280、300、L320、L360肢宽的有限元模型,对厚板焊接角钢构件稳定承载力进行了分析。结果表明:焊接角钢在焊缝位置残余拉应力达到屈服,最大残余压应力约为0. 3f_y,其中f_y为钢材的屈服强度;特高压输电塔中的焊接角钢构件不需要考虑局部稳定折减;作为铁塔主材使用时可按电力行业规范中b类截面考虑。
在特高压输电塔中,焊接大规格角钢能解决热轧大角钢采购困难的问题,目前工程中已经开始相关应用,但对其残余应力分布、稳定承载力的研究较少。针对这一情况,根据焊接角钢加工实际情况,对Q420钢板焊接后的温度场、应力场、截面的焊接残余应力分布进行计算分析。考虑该残余应力和构件初始缺陷建立L250、L280、300、L320、L360肢宽的有限元模型,对厚板焊接角钢构件稳定承载力进行了分析。结果表明:焊接角钢在焊缝位置残余拉应力达到屈服,最大残余压应力约为0. 3f_y,其中f_y为钢材的屈服强度;特高压输电塔中的焊接角钢构件不需要考虑局部稳定折减;作为铁塔主材使用时可按电力行业规范中b类截面考虑。
2019, 34(10): 53-57.
doi: 10.13206/j.gjg.201910010
摘要:
装配式外墙体系是发展装配式钢结构建筑的关键技术,已应用的装配式外墙构造形式多样,主要有3种类型:蒸压砂加气混凝土条板加保温装饰一体板、PC大板外墙和龙骨分层组装外墙。结合实际工程应用和研究,提出了一种新型金属幕墙组合墙体,并与其他4种工程应用较多的装配式外墙体系进行对比分析,从装配性、保温性、防火性、防水性、安全性和使用体验6个方面分别阐述各自性能,提出装配式外墙技术的关键问题和研究方向建议。
装配式外墙体系是发展装配式钢结构建筑的关键技术,已应用的装配式外墙构造形式多样,主要有3种类型:蒸压砂加气混凝土条板加保温装饰一体板、PC大板外墙和龙骨分层组装外墙。结合实际工程应用和研究,提出了一种新型金属幕墙组合墙体,并与其他4种工程应用较多的装配式外墙体系进行对比分析,从装配性、保温性、防火性、防水性、安全性和使用体验6个方面分别阐述各自性能,提出装配式外墙技术的关键问题和研究方向建议。
2019, 34(10): 58-61.
doi: 10.13206/j.gjg.201910011
摘要:
吊杆断裂是中承式提篮拱桥典型的损伤形式。为了研究其在吊杆断裂情况下的易损性问题,以一座中承式提篮拱桥为对象,通过建立有限元模型,得出吊杆断裂情况下的动态响应,进而计算出静力放大系数,再采用静力放大系数法考虑吊杆断裂的冲击作用,以此对其易损性进行评估。结果表明:不同位置的单吊杆断裂时,其相邻吊杆易损性指数变化较大,其中在长吊杆位置处的易损性指数较大,已超过设计弯曲应力容许值,对结构安全不利。
吊杆断裂是中承式提篮拱桥典型的损伤形式。为了研究其在吊杆断裂情况下的易损性问题,以一座中承式提篮拱桥为对象,通过建立有限元模型,得出吊杆断裂情况下的动态响应,进而计算出静力放大系数,再采用静力放大系数法考虑吊杆断裂的冲击作用,以此对其易损性进行评估。结果表明:不同位置的单吊杆断裂时,其相邻吊杆易损性指数变化较大,其中在长吊杆位置处的易损性指数较大,已超过设计弯曲应力容许值,对结构安全不利。
2019, 34(10): 62-67.
doi: 10.13206/j.gjg.201910012
摘要:
随着中国的基础建设日趋国际化,我国的设计行业也面临着机遇和挑战。通过对国际上发达国家规范的研究、梳理和对比,以轴心受压构件稳定承载力分析为切入点,深入探讨中、日及欧美地区的规范差异,剖析其深层次原因。希望以此文抛砖引玉,引发更多热点问题的探讨,从而提升桥梁从业人员的技术水平。
随着中国的基础建设日趋国际化,我国的设计行业也面临着机遇和挑战。通过对国际上发达国家规范的研究、梳理和对比,以轴心受压构件稳定承载力分析为切入点,深入探讨中、日及欧美地区的规范差异,剖析其深层次原因。希望以此文抛砖引玉,引发更多热点问题的探讨,从而提升桥梁从业人员的技术水平。
2019, 34(10): 68-72.
doi: 10.13206/j.gjg.201910013
摘要:
主要对输电塔交叉斜材平面外稳定计算问题进行探讨。对美国ASCE 10-15、中国GB 50017—2017《钢结构设计标准》和DL/T 5154—2012《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》等标准中的相关规定进行对比分析表明:在交叉斜材一拉一压受力情况下,GB 50017—2017对于计算长度的修正较DL/T 5154—2012要小;在交叉斜材同时受压情况下,两者对于计算长度的修正水平基本一致。然后基于交叉斜材均是偏心受力构件的情况推导了考虑交叉斜材受力相关性的计算长度修正计算式。
主要对输电塔交叉斜材平面外稳定计算问题进行探讨。对美国ASCE 10-15、中国GB 50017—2017《钢结构设计标准》和DL/T 5154—2012《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》等标准中的相关规定进行对比分析表明:在交叉斜材一拉一压受力情况下,GB 50017—2017对于计算长度的修正较DL/T 5154—2012要小;在交叉斜材同时受压情况下,两者对于计算长度的修正水平基本一致。然后基于交叉斜材均是偏心受力构件的情况推导了考虑交叉斜材受力相关性的计算长度修正计算式。
2019, 34(10): 73-77.
doi: 10.13206/j.gjg.201910014
摘要:
广陵区体操馆项目屋面采用管桁架结构,根据结构的受力特点及场地条件,最终采用楼面拼装、整体提升、高空补缺的施工方案。从安装方案选取、钢结构的拼装及液压整体提升技术、施工仿真模拟、提升点位分析等方面进行了全面的剖析,对此类钢结构的施工具有较好的借鉴意义。
广陵区体操馆项目屋面采用管桁架结构,根据结构的受力特点及场地条件,最终采用楼面拼装、整体提升、高空补缺的施工方案。从安装方案选取、钢结构的拼装及液压整体提升技术、施工仿真模拟、提升点位分析等方面进行了全面的剖析,对此类钢结构的施工具有较好的借鉴意义。
2019, 34(10): 78-84.
doi: 10.13206/j.gjg.201910015
摘要:
为了促进钢板组合梁桥的发展及广泛应用,对该种桥型的施工工艺进行了综述。结合典型工程,重点介绍了钢主梁施工时的顶推法及吊装法,桥面板的预制及现浇施工及架桥机架设钢板组合梁的工艺。结果表明:钢梁顶推可以充分发挥钢梁高强轻质的特点,钢梁吊装施工在陆地交通条件许可前提下,首选架桥机架设;现浇桥面板施工需设计能便于移动的模板车,预制桥面板施工需研制专用桁车及运梁台车,便于实现快速施工。
为了促进钢板组合梁桥的发展及广泛应用,对该种桥型的施工工艺进行了综述。结合典型工程,重点介绍了钢主梁施工时的顶推法及吊装法,桥面板的预制及现浇施工及架桥机架设钢板组合梁的工艺。结果表明:钢梁顶推可以充分发挥钢梁高强轻质的特点,钢梁吊装施工在陆地交通条件许可前提下,首选架桥机架设;现浇桥面板施工需设计能便于移动的模板车,预制桥面板施工需研制专用桁车及运梁台车,便于实现快速施工。
2019, 34(10): 85-88.
doi: 10.13206/j.gjg.201910016
摘要:
弦支穹顶结构是一种新型杂交结构,它很好地结合了索穹顶结构和单层网壳结构的优势,具有刚柔并济的结构特点,近些年得到越来越多的关注。以厚街体育馆钢屋盖施工张拉为研究背景,开展屋盖结构张拉成型过程的施工模拟计算,总结椭圆形弦支穹顶结构在张拉成型过程中的应力变化特点,制定合理的监测方案,通过将各监测点的实测值与模拟计算值进行对比,验证模拟计算的正确性和施工张拉方案的合理性,并为张拉施工提供指导。
弦支穹顶结构是一种新型杂交结构,它很好地结合了索穹顶结构和单层网壳结构的优势,具有刚柔并济的结构特点,近些年得到越来越多的关注。以厚街体育馆钢屋盖施工张拉为研究背景,开展屋盖结构张拉成型过程的施工模拟计算,总结椭圆形弦支穹顶结构在张拉成型过程中的应力变化特点,制定合理的监测方案,通过将各监测点的实测值与模拟计算值进行对比,验证模拟计算的正确性和施工张拉方案的合理性,并为张拉施工提供指导。
2019, 34(10): 89-92.
doi: 10.13206/j.gjg.201910017
摘要:
以损伤场为基础,综合考虑损伤对材料弹性以及塑性两方面性能的影响机制,通过计算得出等温线对应的位置,基于折减的方法寻找到等效截面,当获得此信息后依据常温环境中的强度计算出构件对应的极限荷载情况。研究表明,基于等效原理有助于展开等效截面计算,且此方法具有可行性,可提高计算工作效率,较为简便地得出计算结果。
以损伤场为基础,综合考虑损伤对材料弹性以及塑性两方面性能的影响机制,通过计算得出等温线对应的位置,基于折减的方法寻找到等效截面,当获得此信息后依据常温环境中的强度计算出构件对应的极限荷载情况。研究表明,基于等效原理有助于展开等效截面计算,且此方法具有可行性,可提高计算工作效率,较为简便地得出计算结果。
2019, 34(10): 93-94.
doi: 10.13206/j.gjg.201910018
摘要:
28圆形塞焊、圆孔或槽孔角焊缝(第11. 2. 5条)第11. 2. 5条给出了圆形塞焊焊缝、圆孔或槽孔角焊缝抗剪设计的强度计算公式,以角焊缝的计算式来表示,参考了Eurocode 3 part1. 8的规定。塞焊焊缝、圆孔或槽孔角焊缝的受力状态和破坏模式与角焊缝接近,用于角焊缝的搭接连接或局部外贴板的连接,也可用于钢板避免局部平面外鼓曲的约束连接,其承载力应按抗剪设计计算,不能用
28圆形塞焊、圆孔或槽孔角焊缝(第11. 2. 5条)第11. 2. 5条给出了圆形塞焊焊缝、圆孔或槽孔角焊缝抗剪设计的强度计算公式,以角焊缝的计算式来表示,参考了Eurocode 3 part1. 8的规定。塞焊焊缝、圆孔或槽孔角焊缝的受力状态和破坏模式与角焊缝接近,用于角焊缝的搭接连接或局部外贴板的连接,也可用于钢板避免局部平面外鼓曲的约束连接,其承载力应按抗剪设计计算,不能用
