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2019年  第34卷  第6期

科研开发
内压外拉预应力杆的受压稳定分析
童根树, 陈明, 张磊, 程鹏
2019, 34(6): 1-7. doi: 10.13206/j.gjg.201906001
摘要:
从三方面对内压外拉预应力杆的受压弹性承载力进行了分析:一是纯理论分析,包括静力法和能量法的求解;二是非线性弹性有限元分析,采用ANSYS和ABAQUS两种软件;三是试验研究。三个方面的研究结果均表明:施加预拉力不能提高弹性临界荷载。欧本试验和非线性有限元分析的结果还表明:芯棒施加预压力降低了压杆的整体临界荷载。
网架高强螺栓M27疲劳性能的理论与试验分析
田少杰, 张渊, 陈隽祎, 周竝, 李坤, 张建丽
2019, 34(6): 8-12. doi: 10.13206/j.gjg.201906002
摘要:
采用ABAQUS有限元软件,分析得出了应力集中较为严重的两个主要部位:过度圆角处和啮合第一螺纹齿根处。其中,第一螺纹齿根处最为严重,通过试验证明了裂纹是在应力集中程度最大的表面形成的;得到了M27高强螺栓在2种应力幅下的8个常幅疲劳试验数据和S-N曲线的斜线段,其斜率绝对值为3. 802 9,位于国际公认的3~4区间;通过与国内已有试验数据的S-N曲线和GB 50017—2017《钢结构设计标准》许用应力幅比较,同时借助金相分析,进一步研究了疲劳破坏的破坏机理及影响因素。
基于不确定性的钢框架结构抗连续倒塌评估
张号浩, 舒赣平, 潘睿
2019, 34(6): 13-18. doi: 10.13206/j.gjg.201906003
摘要:
为评估钢框架结构的抗连续倒塌性能,考虑了结构初始破坏位置和材料参数不确定性,建立了随机Pushdown非线性评估方法。选用重要性抽样、分层拉丁超立方抽样技术与MATLAB中MBC标准模型工具箱相结合,设计了100组评估样本模型。采用ABAQUS对其进行有限元分析,基于对数正态分布模式,得到了失效区域外荷载级数K与梁柱塑性转角θ的结构倒塌超越概率函数。采用美国规范DoD 2016和FEMA-356中以梁柱塑性转角θ对结构破坏程度的划分标准,分别提取结构的各个性能水平的超越概率,绘制结构的倒塌易损性曲线,建立了概率评估系统,为钢框架结构的抗连续倒塌失效概率评估提供参考依据。
1000 kV特高压钢管塔倒塌破坏试验与数值模拟
张丽娟, 刘正伟, 潘海洋, 田利
2019, 34(6): 19-24. doi: 10.13206/j.gjg.201906004
摘要:
为验证某1 000 kV特高压交流输变电线路SZ30101JD直线塔的设计合理性和安全可靠性,对该塔进行了真型倒塌破坏试验和数值模拟。试验分为断线、锚固、大风等7个荷载工况,实测并采集直线塔在7种100%荷载工况下的试验数据,分析位移、应变等数据,对比大风超载工况下的试验与数值模拟结果,试验值与模拟值吻合良好。同时研究直线塔在超载工况下的倒塌过程与倒塌机理,得到了直线塔的极限承载力与薄弱位置。分析结果表明:该直线塔顺利通过7个荷载工况试验,满足安全可靠经济的运行目标;该直线塔的极限承载力为127%设计荷载时,则塔腿主材首先发生破坏,为其薄弱位置。
基于局部应力应变法的钢结构疲劳裂纹形成寿命预测
熊晗懿, 郑云, 侯兆新
2019, 34(6): 25-28. doi: 10.13206/j.gjg.201906005
摘要:
介绍了局部应力应变法的基本原理,在修正Neuber法的基础上,结合能量法的原理,通过修正应变疲劳曲线的弹性部分和变K_f(疲劳缺口系数)法来推导得到钢结构疲劳裂纹的形成寿命预测计算式。通过实例计算对传统局部应力应变法和提出的修正局部应力应变法的计算结果以及试验结果进行对比,可以发现此方法能较好地预测钢结构疲劳裂纹形成寿命。
部分填充混凝土箱形截面钢桥墩的超低周疲劳裂纹萌生寿命预测
孙泱, 高圣彬
2019, 34(6): 29-35. doi: 10.13206/j.gjg.201906006
摘要:
为研究部分填充混凝土箱形截面钢桥墩的超低周疲劳裂纹萌生寿命,通过与既有试验结果对比,确定所采用的钢材混合强化模型和混凝土损伤塑性模型的准确性,并且验证了Ge模型(基于塑性应变幅的累积损伤模型)非局部法在预测部分填充混凝土钢桥墩超低周疲劳寿命时的有效性。针对50%填充率的部分填充混凝土钢桥墩试件,利用Ge模型的非局部法,在3种不同加载形式的往复荷载作用下,研究翼缘宽厚比、正则化长细比等参数对超低周疲劳裂纹萌生寿命的影响,并基于参数化分析结果,拟合了预测该类钢桥墩超低周疲劳寿命的计算式。结果表明:钢材的混合强化模型和混凝土的损伤塑性模型能准确预测部分填充混凝土钢桥墩的滞回性能; Ge模型中的非局部法同样适用于部分填充混凝土钢桥墩的裂纹萌生寿命预测,基于参数化分析结果,提出了预测部分填充混凝土钢桥墩超低周疲劳裂纹萌生寿命的经验式。
钢吊车梁的疲劳寿命分析与预测
杨佑发, 任浩亮, 凌昊
2019, 34(6): 36-43. doi: 10.13206/j.gjg.201906007
摘要:
针对钢吊车梁中普遍存在的支座附近产生裂缝的破坏现象,选取建于20世纪70年代的某炼钢厂房吊车梁为研究对象,模拟吊车在吊车梁上的行走过程,并分析吊车梁的应力分布规律和应力-时间历程。通过雨流计数法处理吊车梁上最危险点的应力循环,获得吊车梁的疲劳应力谱,并采用6种现有的疲劳寿命预测方法对吊车梁进行疲劳寿命预测。结果表明:相同板件尺寸条件下,选用直角突变型支座形式的吊车梁的疲劳寿命预测值要比其他支座形式的高,而梯形过渡式次之,角钢封板式和圆弧过渡式钢吊车梁的疲劳性能较差。支座加劲肋能够有效减小支座处的等效应力,提高其疲劳寿命。当支座端的腹板上下两部分高度相对一致时,吊车梁的疲劳性能相对较优。
工程设计
某大跨度空间悬挑结构支撑方案选型研究
文宏艳, 段晓农, 陈云, 邱云
2019, 34(6): 44-48. doi: 10.13206/j.gjg.201906008
摘要:
以某大型商业综合体复杂建筑为例,针对大跨度空间悬挑结构支撑方案选型进行研究。结构采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构形式,悬挑结构支承在框架柱上,悬挑部分的高度为12 m,挑出的长度为11. 9 m。用YJK和MIDAS软件分别建立分析模型,采用交叉斜撑、拉杆、拉压杆3种斜撑方案,分别对这3种方案用弹性分析的方法进行研究。对比重要指标,在各项指标均满足相关规范要求的前提下,通过对悬挑结构的位移和内力的分析,选择最合理的方案,调整斜撑布置,以达到结构优化的目的。
首钢铸造村装配式高层钢结构住宅技术体系研究
高占阳, 袁霓绯, 李洪光, 张雅丽
2019, 34(6): 49-53. doi: 10.13206/j.gjg.201906009
摘要:
首钢铸造村装配式高层钢结构住宅工程总建筑面积为35 164 m~2。在该住宅建筑设计中引入国际先进的SI(S为支撑体,I为填充体)设计理念;结构采用大空间框架-抗侧力结构体系;楼板采用叠合楼板,阳台、楼梯等水平构件均为预制构件;外墙采用200 mm厚新型加气条板+100 mm厚复合保温板;采用整体卫浴、整体橱柜、同层排水技术;全流程采用BIM信息化技术;防腐方面引入了耐候钢技术。
新型插入式网壳结构节点压弯性能分析
李云峰, 王孟鸿
2019, 34(6): 54-56. doi: 10.13206/j.gjg.201906010
摘要:
毂型节点连接是空间单层网壳结构主要的节点连接形式之一。对空间单层网壳结构进行模拟仿真分析时,连接节点通常按刚性节点处理,杆件除承受轴力外,还承受较大的弯矩,但是目前相关规范对此类结构尚无设计方法。采用理想弹塑性应力-应变关系和von Mises屈服准则、同时考虑几何非线性与接触非线性的影响,建立了毂型节点的有限元模型,对其在轴力与弯矩共同作用下的受力性能进行了大量非线性有限元仿真计算,进而得出极限弯矩与极限轴力对节点极限承载力的影响。
主支管截面高度比大的矩形钢管偏心相贯节点平面外抗弯承载力
赵必大, 李晖, 孙珂, 姚泽阳
2019, 34(6): 57-61. doi: 10.13206/j.gjg.201906011
摘要:
通过有限元计算获得支主截面高度比(简称高度比)不小于0. 9的十字形矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯承载力,并利用参数分析和回归分析,建立高度比不小于0. 95、基于"主管侧壁挤压屈曲"破坏模式的矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯承载力计算式。结果表明:前文基于"主管表面屈服"破坏模式的偏心相贯节点抗弯承载力计算式的高度比适用范围可从0. 85推广至0. 9,所提出的计算式适用于高度比为0. 95~1. 0的偏心相贯节点的抗弯承载力,对于高度比为0. 9~0. 95的节点,建议取两个节点承载力计算式的较小值。
核心型钢混凝土柱的滞回性能数值分析
朱颖, 范存新
2019, 34(6): 62-68. doi: 10.13206/j.gjg.201906012
摘要:
在考虑型钢和箍筋对混凝土的约束机制基础上,采用ABAQUS有限元分析软件,建立了适用于核心型钢混凝土柱的有限元分析模型。通过对比滞回性能数值分析结果与试验结果,验证了该有限元模型的合理性和准确性,并基于该有限元模型探究了轴压比、纵筋配筋率、体积配箍率、含钢率和型钢截面形式对核心型钢混凝土柱滞回性能的影响。
复合连接件钢-混结合段空间力学性能分析
靳陆东
2019, 34(6): 69-74. doi: 10.13206/j.gjg.201906013
摘要:
为研究复合连接件钢-混结合段的力学性能,以某混合连续箱梁桥为背景,采用ABAQUS建立三维实体-板壳数值模型,对栓钉、PBL及其复合形式连接件的传力行为进行对比分析,最终给出PBL与栓钉复合连接件的剪力传递比例。研究表明:各连接件均可以在设计荷载作用下安全地发挥其剪力传递的性能;在复合连接件中,PBL连接件承担的剪力更多,达到79. 68%,而栓钉连接件仅为20. 32%,两者的剪力传递分配比例约为4∶1。
格构式风机塔架设计中的特殊问题
彭文兵, 阳荣昌, 马人乐, 屈虎
2019, 34(6): 75-77. doi: 10.13206/j.gjg.201906014
摘要:
格构式风机塔架是一种适用于低风速区域的高塔架方案,塔身结构体系由型钢塔架、过渡段及顶部圆管组成。介绍了格构式塔架的结构选型、动力特性等效、荷载计算、关键连接节点、防腐及维护等设计中需要考虑的特殊问题,确保了该新型塔架设计的合理性。
双向大跨钢屋盖网架结构整体提升关键技术研究
莫涛涛
2019, 34(6): 78-82. doi: 10.13206/j.gjg.201906015
摘要:
以港珠澳大桥珠海口岸钢屋盖工程为例,对双向大跨度钢屋盖网架结构整体提升的关键施工技术进行研究。基于双向大跨度钢屋盖网架结构吊装工作量大、安装位点精度要求高、吊装重量大、临时设施搭设难度高等特点,采用地面分区拼装、超大型构件液压同步提升、网架提升点构造设计、提升同步性控制等整体提升关键技术,并运用有限元分析软件对提升过程中结构的应力与变形进行模拟验算,确保该网架结构的施工质量及安全。实践结果表明,所提出的施工技术安全可靠且经济可行。
标准与规范
低层轻型房屋围护面板的风荷载计算
相震东, 吴耀华
2019, 34(6): 83-88. doi: 10.13206/j.gjg.201906016
摘要:
风荷载是低层轻型房屋的围护面板最主要的可变荷载,GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》和GB51022—2015《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》对围护结构设计中风荷载计算规定不同,为此分析比较了两本规范中围护结构风荷载的计算方法及结果。以YX35-125-750屋面板型为例,分析了风荷载取值对设计板厚度的影响,并提出对低层轻型房屋外墙及处于D类地面粗糙度的低层轻型房屋屋面风荷载宜按照GB 50009—2012进行计算,对处于B类地面粗糙度的低层轻型房屋屋面风荷载宜按GB 51022—2015进行计算。
施工技术
大跨度空间双曲雨棚结构安装方法
许立山, 朱炜, 张跃国, 焦斌, 蒲雨雪
2019, 34(6): 89-92. doi: 10.13206/j.gjg.201906017
摘要:
雨棚结构是建筑物常见的附属结构之一,通常位于建筑物下方,起到遮风挡雨的作用。大跨度造型各异的雨棚可以美化建筑物,但对施工带来了较高的难度。提出了一种高效的复杂雨棚构件安装方法,通过采用有限元软件分析、分段分节优化、安装方法优化、支撑胎架布置等一系列措施,可以精确实现空间双曲异形悬挑雨棚结构的安装作业,且可以显著提高安装效率,大幅节省塔吊的起吊次数。
复杂工况条件下大跨度千吨钢连廊地面拼装支撑系统设计
陈光, 喻正国, 苏铠, 陈炜健, 韦静林, 常海东
2019, 34(6): 93-98. doi: 10.13206/j.gjg.201906018
摘要:
针对某工程钢连廊地面拼装的复杂工况条件,钢连廊拼装场地既有反坎、楼梯洞口等不利结构,还存在不能对首层楼板回顶加固的情况,对不同的工况条件综合利用钢管支撑、底部架空式分配梁等措施布置钢连廊拼装支撑系统,并采用MIDAS/Gen以及理正结构设计工具箱软件6. 5PB3等有限元分析软件对其进行验算,以确保施工安全。
某钢框架栓-焊节点施工缺陷影响分析及处理
宋晓璐, 刘晓刚
2019, 34(6): 99-102. doi: 10.13206/j.gjg.201906019
摘要:
对某钢框架结构的栓-焊节点焊接缺陷进行了调查,发现翼缘焊缝存在明显错台和未熔透现象。计算分析表明,焊缝错台高度低于板厚的20%时,对节点承载力影响不明显;超过板厚的20%后,翼缘的弹性拉压承载力会逐渐降低,错台达到板厚的70%时,承载力降低约20%。但是考虑地震时结构塑性变形,翼缘的受拉弹塑性承载力会显著降低,错台超过板厚1/3,受拉承载力降幅可达50%以上;翼缘的受压弹塑性承载力也有降低,但相对弹性承载力降低不显著。如果焊缝熔透深度不足,则翼缘的弹性和弹塑性拉压承载力都将显著降低。采用加劲肋对栓-焊节点进行补强,计算结果表明,采用该措施可以满足节点承载力要求。
超大吨位连续梁桥支座更换施工技术研究
彭永胜, 王佳贵, 贲立刚, 康雪成
2019, 34(6): 103-106. doi: 10.13206/j.gjg.201906020
摘要:
桥梁支座由于自身缺陷,以及设计、施工、使用过程中的不利影响出现病害,影响了桥梁的正常使用。针对某城际铁路连续梁桥主墩支座更换工程实例,对超大吨位支座更换施工技术进行总结,通过同步顶升设备及倒序施工方法,成功实现了超大吨位支座的安全、快速更换。
设计论坛
GB 50017—2017《钢结构设计标准》疑难浅析(6)
王立军
2019, 34(6): 117-121. doi: 10.13206/j.gjg.201906023
摘要:
16温度区段(第3. 3. 5条)表1(钢标中表3. 3. 5)给出了单层厂房的温度区段长度值,即在限值内,可不考虑温度变化对结构的影响。表1是多年来单层厂房工程实践的总结,它仅适用于特定类型的单层钢结构厂房。这里的单层厂房是指:沿厂房横向,钢柱柱底与基础刚接,屋架与柱顶铰接的排架结构,或柱底与基础刚接或铰接,柱顶与屋架或屋面梁刚接的刚架结