大跨度钢网壳快速整体提升方法研究及防连续倒塌分析

以某钢网壳整体提升项目为研究对象,提出一种整体提升施工方法,对大跨度钢网壳结构的同步提升、变形控制和提升安全性进行研究。在Midas Gen中建立有限元模型,基于备用荷载路径法分析提升支架的防连续倒塌性能,对施工全过程进行模拟分析,结合实际施工监测数据验证该方法的合理性。研究结果表明：基于监测数据反馈+计算机算法控制集群电动葫芦,可实现连续、同步提升。在网壳结构下部施加预应力可有效控制结构成型后的矢高偏差,理论计算值与实际测量值相对误差在4.5%以内,在整个施工过程中的壳体顶部的竖向位移满足设计要求。提升支架失稳会引起各吊点内力重分布,为避免意外失稳引起连续倒塌的风险,提出了考虑施工经济性和安全性的提升支架防连续倒塌设计。钢网壳结构成形后与设计状态基本一致,验证了整体提升方法的有效性,可为大跨度钢网壳整体提升工程的应用提供参考。     

大跨度开口钢箱-混凝土组合梁工作性能

为了解剪力连接程度和腹板高厚比对钢-混凝土组合箱梁非线性性能、极限承载力、破坏方式的影响,进行3个不同设计参数的组合箱梁单调荷载作用下抗弯性能试验研究.对组合箱梁的破坏形态、混凝土面板与钢箱梁间滑移、截面整体工作性能、正截面受弯承载力与剪力滞后等进行研究.试验研究结果表明:组合箱梁破坏模式与剪力连接程度和腹板高厚比有关,组合箱梁的破坏模式有弯曲破坏、失稳破坏和滑移破坏,在正常荷载作用下,结构处于弹性工作状态.完全剪力连接时,箱梁满足平截面假定,不完全剪力连接时平截面假定不再成立;在弹性阶段滑移与荷载成正比,在弹塑性阶段滑移曲线出现转折.     

采用PBL连接件的组合桁架节点受力性能

外接式钢-混凝土组合端节点是组合桁架结构受力的关键部位。通过对3个采用PBL连接件的外接式钢-混凝土组合桁架节点的单调静力试验,研究节点的极限承载力、失效模式和破坏机理。应用有限元软件ANSYS对试件进行全过程数值模拟分析。试验结果显示:节点的失效模式有混凝土开裂破坏、外露节点板局部屈曲、受拉腹杆处螺栓滑移及钢-混凝土连接部位应力集中。计算结果与试验结果吻合良好,PBL连接件具有较好的抗剪能力。通过增加节点板厚可有效提高节点承载能力。计算及试验结果可为该节点在工程实践中的应用提供理论依据和试验参考。     

考虑剪切和界面滑移的钢-混凝土组合箱梁变分解法

根据组合箱梁剪切变形和界面滑移模式,以能量变分原理为基础,考虑剪切变形和滑移双重效应,建立组合箱梁的控制微分方程和边界条件,利用最小势能原理推导出组合箱梁挠度和滑移联合微分方程的解析解.推导不同荷载作用下的滑移效应附加弯矩,利用附加弯矩表达公式和结构力学挠度计算公式计算滑移对挠度的影响,并与试验结果进行对比.研究结果表明,该方法解析解与试验结果吻合良好,更符合实际情况,证明了该方法的有效性,同时为组合箱梁承载力的有限元分析奠定了基础.     

考虑节点刚域影响的钢-混组合桁架梁桥行车动力响应分析

为研究节点刚域对钢-混组合桁架梁桥行车动力响应的影响规律,以某新建桥梁为例,利用自主开发的TRBF-DYNA软件开展列车-轨道-桥梁耦合系统振动响应研究.分别采用有限元方法建立考虑节点刚域的轨道-桥梁子系统整体三维模型;采用多刚体动力学方法建立31自由度车辆子系统模型,应用轮轨空间滚动接触模型模拟轮轨间可分离的接触关系.首先分析了节点刚域对桥梁自振特性的影响;继而研究了节点刚域和行驶线路对列车走行性以及桥梁整体和局部杆件动力响应的影响.结果表明:考虑节点刚域显著提高桥梁刚度;同时,桥梁的竖向振动位移峰值和加速度峰值减小30.00%~35.15%;钢腹杆内力显著提升,其中弯矩会增大90.41%~224.02%;但节点刚域对列车行车安全性指标影响较小.双线行车较单线行车引起的桥梁动力响应显著增强,其中横竖向加速度峰值将分别增大114.29%和100%;钢腹杆的应力有所增加,但并非成倍增加.建议在研究钢-混组合桁架梁桥行车动力响应时考虑节点刚域的影响.     

钢-混凝土组合梁的非线性杆系有限元分析

根据截面应符合平截面假定等基本假设提出了预应力钢-混凝土简支组合梁全过程工作中钢梁下翼缘应力达到0.2fsy、钢梁下翼缘初始屈服、钢梁腹板下翼缘0.3hw高度处屈服及构件正截面破坏这4个特征状态的弯矩、曲率计算公式.基于这些特征点,运用最小二乘法分析得到组合梁截面弯矩-曲率关系的解析表达式.此外,利用该解析表达式建立了组合梁的有限元分析模型,推导了组合梁的单元刚度矩阵,编制了相应的非线性全过程分析程序.该方法考虑了混凝土压碎、钢梁材料硬化对结构性能的影响,计算简单,易于在计算机上实现,计算结果与实测结果较吻合.