超千米级CFRP与钢组合拉索斜拉桥动力性能分析

为研究超千米级碳纤维增强塑料(CFRP)与钢组合拉索斜拉桥动力性能,参考苏通大桥设计参数,选择优化的组合拉索面积比,分别建立1 400 m CFRP与钢组合拉索斜拉桥有限元模型以及全钢、全CFRP拉索斜拉桥2个对比模型.首先,对组合拉索斜拉桥以及对比模型的固有频率和振型进行计算.然后,选择典型地震波进行地震动响应时程分析,并分别研究一维激励和三维激励2种输入形式.最后,采用规范法,从颤振稳定性、静力扭转稳定性以及抖振振幅估计3个方面对抗风稳定性进行分析.结果表明:采用合理优化面积比0.35,可使CFRP与钢组合拉索斜拉桥的抗震性能不仅优于传统钢拉索设计以及价格昂贵的全CFRP拉索设计,而且其主要构件内力数值也较低;对于抗风稳定性,组合拉索斜拉桥略低于全钢拉索设计,但明显优于全CRFP拉索设计,可在减轻拉索自重的同时提高其经济性能.     

考虑纤绳振动桅杆结构的随机风振分析

在4振型自由度索单元的基础上,推导出在强迫振动下纤绳动张力实用计算公式和振动桅杆的扩阶计算方程。推导过程中,考虑了纤绳在空间的耦合振动以及纤绳和杆身的相互作用。通过空间风荷载的模拟,给出计算实例。计算结果表明,研究桅杆风振响应时不能忽略纤绳非弦向振动的影响     

考虑纤绳振动桅杆结构的随机风振分析

在4振型自由度索单元的基础上,推导出在强迫振动下纤绳动张力实用计算公式和振动桅杆的扩阶计算方程．推导过程中,考虑纤绳在空间的耦合振动以及纤绳和杆身的相互作用．通过空间风荷载的模拟,给出计算实例．计算结果表明,研究桅杆风振响应时不能忽略纤绳非弦向振动的影响．     

CWGD250型擦窗机吊臂的优化设计与结构分析

目的分析CWGD250型擦窗机吊臂结构自重及稳定性,提出拉索式吊臂结构解决臂架过重以及臂身稳定性不够的问题.方法运用现代三维设计软件对比分析了擦窗机传统吊臂与拉索式吊臂的两种结构模型,并将模型导入到有限元计算软件中.选取擦窗机特定工况,考虑动载系数及风载荷对擦窗机的影响,计算分析拉索式吊臂结构和传统结构的静力学性能.结果在考虑动载系数及风载荷工况下,计算结果中拉索式吊臂的最大挠度为61.59 mm,传统结构的最大挠度为177.11 mm,两种形式的最大挠度均出现在前端与旋转吊臂相连接的位置.拉索式吊臂的最大应力为273.08 M Pa,出现在前部拉索的中间段;而传统结构的最大应力为303.41 M Pa,集中作用在吊臂的回转支撑连接处;对比得到传统吊臂的自重310 kg是拉索式吊臂280 kg的1.1倍.结论擦窗机拉索式吊臂结构在提升臂架强度及稳定性的情况下,降低了整机的自重,经验证拉索式结构在擦窗机吊臂应用中具备可行性,为优化擦窗机的设计提供了参考.     

桅式结构的风振系数研究

对桅式结构的风振系数进行了研究，用随机振动理论推导纤绳和杆身的风振系统公式，应用于实例计算，其结构良好。     

CFRP与钢组合斜拉索设计方案及理论研究

提出两种碳纤维增强塑料(CFRP)与钢组合的斜拉索方案:CFRP与钢组合截面斜拉索,以及CFRP与钢组合结构斜拉索.前者发挥CFRP材料的优异性能,同时避免CFRP材料的锚固难题,两种材料的截面面积比为关键设计参数;后者将CFRP斜拉索与钢斜拉索在同一桥梁不同跨度区域分别应用,优化了整桥经济性能,不同材料斜拉索合理跨度区域的确定是其设计关键.采用解析解形式的参数分析,给出不同情况下关键设计参数的推荐数值,从理论上初步证明了两种方案替代传统钢斜拉索的可行性.     

车辐式索桁架拉索松弛敏感试验及可靠性评估

大跨空间钢结在实际工程操作或环境影响下势必会造成一定程度的松弛,拉索出现松弛后力系必定重新调整达到新的平衡,会引起杆件内力的增加或减小,影响结构安全性,以设计的跨度为6 m的车辐式索桁架结构为对象,进行了车辐式索桁架结构拉索松弛敏感性试验,研究了不同种拉索发生松弛时对结构的影响,得出环索松弛对结构力学性能影响最大,定义环索为车辐式索桁架结构敏感性构件;全部下径向索发生松弛时对结构影响最为不利.基于可靠性理论,运用响应面法和蒙特卡洛法得到可靠度指标,得到不同拉索发生松弛下对车辐式索桁架结构可靠度的影响和结构不同参数的灵敏度,可为车辐式索桁架结构发生预应力损失进行安全评估提供依据.     

基于高性能材料的大跨径斜拉桥抗风性能分析

为了研究活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)和碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)在大跨径斜拉桥中应用的可行性,以主跨1 100m的钢斜拉索、钢主梁、普通混凝土索塔斜拉桥设计方案为基础,构造了一座同等布置形式的CFRP拉索、RPC主梁、RPC索塔斜拉桥方案.采用有限元法对2种方案斜拉桥的动力特性、抗风性能等进行了分析和比较.结果表明:2种方案结构的自振基频相差不大,CFRP索RPC主梁斜拉桥的主梁颤振稳定性有所提高,其抖振响应位移较钢索钢主梁斜拉桥明显降低.CFRP拉索的自振频率达钢斜拉索的2倍;与钢斜拉索相比,CFRP拉索涡振幅值有所增大,但整体而言2种方案斜拉索的涡振幅值均很小,不影响其安全;CFRP拉索的风雨激振振幅不到钢斜拉索的1/2,且前者与风雨激振相关的临界风速较后者有所提高.应用高性能材料RPC与CFRP的大跨径斜拉桥整体抗风性能优于传统的钢斜拉索钢主梁斜拉桥,从抗风性能角度而言,将高性能材料RPC与CFRP应用于大跨径斜拉桥中是可行的.     

永磁调节式磁流变阻尼器在拉索减振中的应用研究

斜拉桥拉索易发生风雨振动,在拉索上安装磁流变阻尼器是一种有效的减振措施.基于洞庭湖大桥拉索减振系统升级改造工程,对永磁调节式磁流变阻尼器进行了力学性能试验,得到了该磁流变阻尼器在不同档位、频率和振幅工况下的滞回曲线,计算了不同档位下的等效阻尼系数,评估了拉索安装阻尼器后获得的实际阻尼比.结果表明,安装永磁调节式磁流变阻尼器后满足拉索减振要求.永磁调节式磁流变阻尼器已成功应用于岳阳洞庭湖大桥,解决了该桥严重的风雨致振动问题.     

大跨度斜拉桥拉索分段模拟对动力特性的影响

为反映斜拉桥拉索本身和桥梁的相互耦合的动力特性,将单根拉索用多根索单元分段精细模拟,考虑拉索本身振动对传统的单梁式斜拉桥的整体动力特性计算结果的影响,同时还提出一个考虑拉索分段但忽略拉索本身振动的分析模型,并对三种模型的分析结果进行了比较,最后用一个风洞试验的气弹模型对动力特性进行了校核.     

斜拉桥拉索静力构形分析

从斜拉桥拉索微段的静力平衡方程出发，推导了不考虑拉索弹性和考虑弹性两种情况下拉索的悬链线构形以及索张力等静力参数的解析式，在此基础上作了一定的近似得到拉索的抛物线解．抛物线解无需忽略拉索重力弦向分力的影响就可以求得拉索的各静力参数，使用方便无需迭代求解．算例证明了用抛物线来代替悬链线精度较高，足以满足工程设计以及拉索静力分析中的计算要求。     

基于刚度及经济的CFRP与钢组合拉索设计理论

基于钢斜拉索、碳纤维增强塑料(CFRP)斜拉索适用跨径研究结果,针对1 400~2 800 m主跨斜拉桥整体刚度不足提出一种新型结构方案,即基于刚度及经济性能的CFRP与钢组合拉索方案.该方案将CFRP斜拉索与传统钢斜拉索同时应用于斜拉桥中,将２种材料高强轻质及弹性模量高的优点进行组合,以充分提高斜拉索的等效刚度,进而提高斜拉桥的整体刚度.详细介绍该组合方案设计思路与方法,通过比较等效刚度以及经济性能给出２种材料斜拉索推荐组合比例.最后,通过一座1 400 m主跨CFRP与钢组合拉索斜拉桥试设计说明该方案相对传统方案整体刚度上的优势,证明其工程应用的可行性,是主跨为1 400~2 800 m斜拉桥的优选方案之一.     

可调节活动式破风圈减振机制与效果分析

钢烟囱作为圆截面高耸结构的形式之一,有着高度高,横截面积小的特点,风荷载是其控制荷载,在产生顺风向响应的同时横风向也会产生很大的动力作用,比较典型的是发生横风共振现象,其对结构带来的影响是不可忽视的。本文根据高耸薄壁钢烟囱的特点,采用有限元软件ADINA,通过对结构进行动力时程响应分析及圆柱绕流分析,提出一种可调节活动式破风圈,从而减小风致响应,计算了有无该措施结构的动力响应,并将两种结果进行对比研究,结果表明,安装该种减振措施后结构的动力响应有一定程度降低,减振效果明显,且当调节板长度为直径的2倍时,减振效果最佳,可为工程设计提供参考。     

巨型钢框架复合支撑体系的拉索预拉力预估理论

如何确定拉索预拉力是巨型钢框架预应力复合支撑体系的关键问题。首先基于拉索作用建立拉索预拉力的确定准则,然后依据简化的弹簧模型,详细推导了竖向荷载和预拉力作用下,复合支撑内力增量方程,最后基于预拉力确定准则和结构变形叠加原理建立了拉索预拉力的确定理论。研究表明,拉索预拉力应确保竖向荷载作用下复合支撑内力增量平衡,并确保最不利工况下拉索具有剩余拉力;拉索预拉力必须从顶部大层往下逐层求解;建立的预拉力确定理论可为巨型钢框架预应力复合支撑体系的初步设计及定性评判奠定理论基础。     

自立式钢烟囱的设计

近几年随着国家对环保非常重视,在工业厂房设计中对排烟脱硫的要求也越来越来严格,出现了大量要求排放高度超出屋面一定高度的烟囱,为了节约用地,加快施工进度,出现了大量的自立式内设浇筑料的轻型钢烟囱。下面根据工程实践经验,阐述自立式钢烟囱的设计方法。     

基于一阶优化算法的钢-混组合梁恒载索力优化

为获得大跨径钢-混组合斜拉桥最优索力,利用一阶优化算法进行钢混索力优化,以主梁各节点竖向位移平方和为目标函数,各拉索的初始索力作为设计变量,并引入限定拉索应变上下限的罚函数,以保证拉索应力分布较为集中.优化中调用Ansys求解计算梯度,并采用一维线性搜索进行寻优,从而获得最优索力.并与零位移法、最小弯曲应变能法优化结果进行对比,结果表明:该优化方法对主梁线形、梁塔内力分布、拉索应力状态均有着非常好的优化效果.     

钛钢复合板钢内筒烟囟气顶倒装法施工技术探讨

本文主要阐述茂名发电厂发电机组为600 MW超临界燃煤机组,该机组的烟囱为240 m的筒式结构。在该烟囟施工中采用气顶装置使烟囱钢内筒缓慢起升。介绍了钢内筒气顶装置的安装与布置,采用倒装法安装烟囱钛钢板内筒工程技术的特点。     

240m烟囱钢内筒吊装技术研究

华夏阳西电厂烟囱内部结构形式为两个钢内筒,设计总高度为240m,内筒内直径6.20m,钢内筒的提升采用在184m层两根主钢梁上布置四台GYT-200型液压提升装置进行提升。本文介绍华夏阳西电厂烟囱钢内筒吊装方法     

考虑减振器弹性刚度时拉索张力的计算分析

为了提高装置减振器斜拉索张力的测试精度,在考虑减振器弹性刚度影响的基础上,建立了装置减振器拉索的振动微分方程。利用Laplace变换即可方便求得拉索的振型函数,结合减振器弹性刚度的中间支承条件,可得到拉索的频率特征方程,利用此频率特征方程就可以求得拉索的频率或张力。由于该方法求得的是精确解析解,因此其计算结果可以用来检验其他工程近似方法的计算精度。研究结果表明:斜拉索的抗弯刚度对斜拉索张力计算的影响不大,所以斜拉索张力计算可以忽略抗弯刚度的影响;减振器弹性刚度对减振器弹性刚度"较大"的斜拉索张力计算影响较大,对减振器弹性刚度"较小"的斜拉索张力计算影响并不十分显著,因此在减振器弹性刚度"较小"的斜拉索张力计算中可以不计减振器弹性刚度的影响。     

汽顶倒装法施工工艺在电厂210m/2∮ 6.0m双管钢烟囱的运用

210m高的钢烟囱采用气顶倒装法施工,在我国建筑史上,也只有扬州二电厂及北屯电厂采用过,而且取得了较好的效果。在1988年前汽顶倒装法顶升钢烟囱施工在新疆建筑史上还属空白,特别是2∮6.0m双管钢烟囱也没有见过。但新疆乌鲁木齐红雁池二电厂210m/2∮6.0m双管钢烟囱的施工,改变了新疆在此施工技术的空白。笔者根据自己的经验谈一下在新疆乌鲁木齐红雁池二电厂施工210m/2∮6.0m双管钢烟囱的施工。