結構工程師

Select

結構分析

基于等效模型的波形鋼腹板渡槽結構靜力性能研究

馬如進, 鄒明明, 殷亮, 楊善紅, 朱宇

2022, 38(2): 1-7.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

淠河總干渠渡槽工程采用桁架式梁拱組合體系,主跨跨徑達到110 m。槽身側壁擋水板采用波形鋼腹板。針對波形鋼腹板結構,目前多采用建立三維精細化板殼模型的方法開展其結構性能研究,建模過程繁瑣且計算效率較低。基于剛度等效原理提出一種將三維波形鋼腹板簡化為二維正交異性平鋼板的等效分析方法。首先建立渡槽工程三維波形鋼腹板精細化模型及采用簡化方法等效的正交異性平鋼板模型,然后開展自重和水荷載下結構靜力性能分析,最后對比分析兩類模型的靜力分析結果及相對誤差。研究表明：等效平鋼板模型與三維精細化板殼模型計算結果吻合較好,等效分析方法具有較高的準確性和可靠性,可為波形鋼腹板結構提供一種簡便的分析方法,并顯著提高計算效率。

Select

結構分析

基于精確算法的單跨曲線梁結構模態分析

李曉飛, 陳鳴東, 尹赫男, 孫宗光

2022, 38(2): 8-15.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

從常曲率單跨曲線梁的動力學離散模型出發,推導出剪、彎、扭耦合的曲線梁剛度矩陣。結合曲線梁集中質量矩陣和多自由度系統運動方程的特征方程進行算法編寫,計算出各階固有頻率及振型。通過對比所得到的剛度矩陣與有限元剛度矩陣各自的集成方法,直觀展示了曲線梁結構剛度矩陣的分布形式,并論述了兩種剛度矩陣的特征。并將剛度矩陣參與模態分析的計算結果與有限元數值仿真結果進行了對比分析,結果表明：前者逼近真解速度快于后者,雖然在中低階時所求解的各階固有頻率吻合較好,但有限單元法在高階轉動振型求解精度方面存在一定誤差。所編寫的計算程序可為實際工程中精確求解曲線梁結構模態提供參考。

Select

結構分析

隨機初始缺陷對輻射式張弦梁結構非線性穩定的影響研究

舒毅, 張莉

2022, 38(2): 16-24.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

首先對適合網殼結構的傳統隨機缺陷模態法進行改進,使其更適合對輻射式張弦梁結構進行分析。采用迭代法對輻射式張弦梁結構進行形態分析得到初始態,再使用改進的隨機缺陷模態法對結構進行非線性穩定分析,研究了矢跨比、缺陷幅值和預拉力對輻射式張弦梁結構穩定承載力的影響,最后將隨機缺陷模態法與一致缺陷模態法的分析結果進行對比。結果表明：初始缺陷會使輻射式張弦梁結構穩定承載力降低,且缺陷幅值越大,結構穩定承載力越低;隨著矢跨比減小,結構穩定承載力降低,缺陷結構穩定極限荷載相比于完善結構穩定極限荷載的下降率逐漸增加;索能有效地提高結構穩定極限承載力,降低結構對缺陷的敏感度;預拉力的增加使結構對缺陷的敏感度略微降低;當矢跨比不大于1/10時,可以采用一致缺陷模態法對輻射式張弦梁進行穩定性分析。

Select

結構分析

考慮斷絲影響的橋梁拉索力學特性研究

彭崇梅, 張啟偉, 馬明雷

2022, 38(2): 25-30.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

拉索安全性關系索支承橋梁的安全運行與服役壽命,由于拉索老化、腐蝕、斷絲等原因,拉索斷絲成為拉索損傷的主要形式之一。在半平行鋼絲拉索非對稱斷絲損傷模型的基礎上,通過數值計算重點討論了非對稱斷絲條件下斷絲位置、螺旋角、鋼絲間摩擦系數等參數對拉索內鋼絲拉力分布及軸向剛度的影響。結果表明,非對稱斷絲引起的截面內鋼絲拉力不均勻分布明顯,螺旋角和鋼絲間摩擦系數對拉索軸向剛度影響較大,應用并聯模型設計計算時,誤差較大,計算結果偏于不安全。

Select

結構分析

考慮橋軸線方位角影響的曲線箱梁日照溫差效應

閆興非, 周良, 李群鋒, 張濤

2022, 38(2): 31-40.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

針對公路曲線箱梁橋日照溫差效應問題,在簡要介紹箱梁溫度邊界計算方法的基礎上,基于Visual C++編制了考慮橋梁方位角影響的曲線箱梁橋日照溫差溫度場計算程序,以一公路曲線梁橋為例,進行了考慮橋梁軸線方位角影響的曲線梁橋日照溫差效應計算,與現行規范方法計算結果進行了比較。結果表明：由于曲率和橋軸線方位角共同影響,曲線箱梁橋在日照溫差作用下會同時發生徑向和軸向位移,邊跨跨中與中跨跨中豎向位移方向相反;頂板內外側應力分布沿橋軸線方向變化較小,而底板內外側應力分布沿橋軸線走向變化相對較大。采用本文計算方法所得結果除曲線梁頂、底板表面節點應力計算結果與按規范方法計算結果偏差較大外,位移、扭轉角以及截面內部節點應力計算結果與按規范方法計算結果總體較為吻合。

Select

結構分析

矮塔斜拉橋鋼箱梁超高腹板局部穩定性分析

何武超, 葉嘉庭, 張波

2022, 38(2): 41-47.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

隨著鋼結構橋梁跨徑的增大,腹板高度也隨之增高,給結構的局部穩定性帶來了較多隱患。鑒于寧波中興大橋鋼箱梁超高腹板局部穩定性問題,采用有限元軟件ANSYS建立局部節段模型,給出相應邊界條件和荷載工況,模擬壓、彎、剪復合荷載作用對腹板局部穩定的影響。研究表明：腹板豎向加勁的布置對維持腹板的穩定十分重要,若不設置腹板豎向加勁肋,第一階彈性屈曲失穩穩定系數為2.9<4.0,不符合設計最低要求;當腹板厚度從12 mm增加到22 mm時,線彈性穩定系數可以從4.1提高到6.0,但鋼箱梁失穩模態仍為外腹板失穩;當腹板線彈性穩定系數大于設計限值4.0且彈塑性強度穩定安全系數大于設計限值1.75時,進一步增大豎向加勁肋剛度的必要性有限。

Select

抗震與抗風

砌體結構基于性能的抗震設計與評估方法探討

蔣利學, 李向民, 王卓琳, 張富文

2022, 38(2): 48-57.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

探討了砌體結構基于性能的抗震設計與評估方法。首先,分析了砌體結構的延性能力及強度折減系數;其次,從強度角度分析了砌體結構的抗倒塌能力,認為砌體結構抗倒塌能力是多遇地震下最不利構件的設計強度、抗震措施、材料超強、內力重分布超強和結構延性等效超強五個因素的綜合反映;再次,從理想彈塑性骨架曲線模型分析出發,提出了“小震”控制剛度、“中震”控制強度、“大震”控制位移或延性的砌體結構抗震分析的理想模式;最后,對砌體結構抗震值得研究的幾個問題提出了建議。

Select

抗震與抗風

某地鐵車輛段上蓋隔震結構的破壞機制研究

郭瑜

2022, 38(2): 58-67.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

基于概率的地震易損性分析可有效評估結構的抗震性能。基于地鐵車輛段上蓋隔震單塔結構的彈性分析模型,采用模態分析和時程分析方法,研究了結構的模態特征及其減震效果;進一步基于結構的彈塑性分析模型,采用增量動力分析方法,研究了不同地震工程需求參數下結構各性能水平的超越概率。結果表明,設防地震作用下,地鐵車輛段上蓋隔震單塔結構處于彈性階段,滿足性能要求;隨著地震動峰值加速度的增加,結構的最終失效模式為隔震層位移超限破壞、塔樓頂部絕對加速度破壞、下部結構破壞及上部結構的破壞。本研究為該種復雜結構基于性能的抗震設計提供了一定的理論依據。

Select

抗震與抗風

中國與印尼抗震設計規范對比分析

潘天久, 文鐵軍, 曾青

2022, 38(2): 68-73.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

對于印尼工程項目,“按照國際設計,同時滿足印尼強制規范的強條”這一要求日趨常態化。對其抗震設計規范的理解及與中國抗震規范之間的轉化是印尼工程項目設計的難點。本文對印尼抗震設計規范中抗震設計思想、抗震設計方法、地震力計算等方面的內容與中國抗震設計規范進行系統對比分析,得出抗震設防異同之處。

Select

抗震與抗風

河南省科技館新館超限結構抗震動力彈塑性分析

卓杰, 孫華華, 張紅永

2022, 38(2): 74-80.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

河南省科技館新館為平立面特別不規則的超限高層建筑,結構存在扭轉不規則、凹凸不規則、開洞、尺寸突變、穿層柱、斜柱、夾層、個別構件轉換等多項不規則形式。設計根據相應的抗震性能水準,通過大震下的動力彈塑性計算分析,對框架柱、剪力墻、大懸挑鋼桁架、大跨鋼桁架等結構關鍵構件的損傷情況進行判別,為后續施工圖性能化設計提供計算依據。

Select

抗震與抗風

精細化風荷載作用模式下輸電塔的動力響應研究

鐘維軍, 徐海巍, 涂志斌, 姚劍鋒, 樓文娟

2022, 38(2): 81-89.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

為研究精細化風荷載作用下輸電塔的動力響應特性,采用高頻天平測力試驗獲得橫擔和塔身及其主要桿件的體型系數,采用節點集中加載和均布加載兩種風荷載作用模式,計算了高壓輸電塔在不同加載模式下的風致動力響應以及風振系數,并與規范結果進行對比分析。研究表明：相比試驗結果,規范建議的體型系數偏低,由此得到的結構位移、加速度和桿件內力響應均偏小,但按規范方法得到的風振系數偏大;與節點集中加載方式相比,均布加載模式下塔身的總體位移和加速度響應基本不變,橫擔的位移和加速度響應略有增加;橫擔主桿、腹桿和塔身斜撐的截面最大應力均有不同程度的明顯增加,而塔身主桿的截面最大正應力變化不顯著。風荷載加載模式對橫擔的內力響應影響較大,但對塔身主桿的內力和整塔的風振系數影響較小。

Select

試驗研究

再生混凝土抗剪鍵接縫受剪性能及承載力計算

鄭巍, 潘鉆峰, 肖建莊, 陳宇良, 顧征宇

2022, 38(2): 90-98.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

為研究再生混凝土抗剪鍵接縫的受剪性能,以抗剪鍵數量、再生粗骨料取代率和軸向應力為變化參數,設計了6個再生混凝土抗剪鍵接縫試件和2個無鍵直縫試件進行單調推剪試驗,獲取了試件的破壞形態、剪力-剪切位移曲線和抗剪承載力,分析了不同變化參數對再生混凝土抗剪鍵接縫承載力的影響規律,提出了再生混凝土抗剪鍵接縫的抗剪承載力計算公式。研究結果表明：再生混凝土無筋抗剪鍵接縫和直縫均沿水平結合面發生剪切破壞,鍵槽內灌漿料存在斜裂縫,抗剪鍵接縫的峰值剪切位移隨軸向應力的增大而減小,再生粗骨料取代率對試件剪力-剪切位移曲線影響較小,再生混凝土抗剪鍵接縫的抗剪承載力明顯大于無鍵直縫,抗剪鍵接縫的抗剪承載力隨再生粗骨料取代率的增加而減小,隨軸向應力的增加而增大,所提出的承載力計算公式可用于計算無筋再生混凝土抗剪鍵接縫的抗剪承載力,計算結果偏安全。

Select

試驗研究

正交異性鋼橋面橫梁疲勞性能研究

顧萍, 魯凡, 湯霖, 李建華

2022, 38(2): 99-105.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

為研究正交異性鋼橋面橫梁的疲勞性能,以某鋼桁梁柔性拱鐵路橋為背景,設計制作了2個正交異性鋼橋面橫梁足尺模型試件,試件材料、構造細節和制作工藝等與實橋一致,2個足尺模型試件進行靜載和高周疲勞承載試驗,并與鋼橋面試件的有限元計算結果進行對比分析。研究結果表明：橫梁腹板兩個不同半徑的切口圓弧相交處為疲勞裂紋易發處,試件1在此處產生了疲勞裂紋;橫梁腹板切口處的裂紋對局部區域有一定影響,但對鋼橋面試件的整體剛度和鋼橋面橫向受力性能影響不大;試件1和試件2的疲勞試驗結果顯示：橫梁腹板切口處應力循環200萬次時的疲勞強度都超過71 MPa,建議該類鐵路鋼橋面疲勞設計可采用Eurocode3規范規定的71級。

Select

試驗研究

花紋型鋼混凝土柱抗震性能試驗研究

孫政, 阮海燕, 劉文武

2022, 38(2): 106-112.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

提出一種內部型鋼由花紋鋼板制作的花紋型鋼混凝土組合柱。通過設計2個花紋高度不同的新型試件和1個普通型鋼混凝土試件的低周反復荷載試驗,研究試件的破壞形態、滯回骨架特性、剛度退化、內置型鋼的應變變化規律等,分析型鋼表面的花紋高度對型鋼混凝土組合結構抗震性能的影響。試驗結果表明,相較于普通型鋼混凝土柱,花紋型鋼混凝土柱的承載能力、延性、變形和耗能能力等抗震性能均得到有效提高,且型鋼表面的花紋凸起高度越大,提高效果越好。

Select

試驗研究

豎向板式電渦流調諧質量阻尼器的阻尼系數研究

石文龍, 吳凱祺, 陳文

2022, 38(2): 113-119.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

根據電渦流阻尼系數的計算公式,設計了一種豎向板式電渦流調諧質量阻尼器（TMD）,對磁鐵尺寸、導體板表面磁感應強度、導體板厚度等影響阻尼系數的因素進行了試驗,并通過電磁仿真軟件對試驗結果進行擬合,同時對未涉及的背板厚度及導體板材質兩個影響因素進行了數值模擬分析,試驗結果和數值模擬結果較為吻合。試驗及數值模擬結果表明：電渦流TMD的阻尼系數隨著磁鐵投影面積的增加呈現出線性增長;電渦流TMD的阻尼系數隨著銅磁間隙的增加呈現負指數形式減少,隨著磁鐵間距的增加呈現先增大后減小的趨勢;電渦流TMD的導體板選擇8mm厚的銅制導體板效果較好,且更為經濟。

Select

試驗研究

現代夯土建筑材料特性及抗震性能數值模擬

吳體, 賈斌, 黃煜霖

2022, 38(2): 120-129.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

對現代夯土材料抗壓強度及收縮率進行試驗,討論不同配比夯土料的基本力學性能。砂石骨料能夠顯著控制夯土材料收縮率,水泥能夠有效改善夯土材料抗壓強度。基于線性Drucker-Prager準則構建夯土材料本構模型,確定Mohr-Coulomb準則與Drucker-Prager準則間夯土材料參數轉換關系,并將其應用于有限元分析。通過與夯土墻靜力推覆試驗及夯土結構振動臺試驗結果的對比分析,驗證了數值方法的適用性。

Select

結構加固與改建

無黏結預應力框架結構的拆改加固設計

姜文輝, 何誠

2022, 38(2): 130-136.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

連續多跨的二層無粘結預應力混凝土框架結構按照改造需要拆成單跨框架結構,且增加一層。某一方向的預應力鋼筋將全部切斷。通過對多種改造加固方案的比選,最終確定了無粘結預應力鋼絞線應力釋放和重張拉法。通過與專業施工單位的共同配合,順利完成了該工程預應力拆除改造關鍵技術,施工監測表明,通過施工監測表明整個拆改過程變形合理可控。本項目取得了較好的經濟效應,且是改造項目中的綠色工程。

Select

設計方法與研究

采用UHPC實現無預應力的簡支變連續設計分析

段昕智, 李方元

2022, 38(2): 137-144.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

簡支變連續橋梁兼顧簡支梁橋和連續梁橋的優點,被國內外大力推廣應用。但簡支變連續橋梁的預應力方案復雜性降低了其施工快捷性。本文通過桿系和實體模型進行對比研究,對小箱梁簡支變連續的應力分布進行了分析,然后通過預應力等效概念設計方法,研究利用UHPC材料的抗拉和延性性能實現無預應力簡支變連續的可行性和設計方法,結果證明具有可實施性,最后提出了可實現的技術方案。

Select

設計方法與研究

新河大橋健康監測系統設計與數據分析

王銀剛, 程華強, 廖景勝, 郭西銳, 程志遠

2022, 38(2): 145-152.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

新河大橋是一座新建的大跨度中承式鋼箱提籃拱橋。為確保其運營安全,對新河大橋設計了部分傳感器長期固定和部分傳感器快速添加的離線監測方案,對結構振動、吊桿索力、主梁撓度、結構應變、結構溫度進行長期監測。對比該橋有限元計算結果,對已采集的監測數據進行了分析,評估了該橋的使用狀況,為后期管養和監測重點指明方向。結果表明：該橋總體處于安全、可控的狀態,但也存在橋梁下游側的結構構件受力比上游側偏大的情形,應對下游側結構受力狀態進行持續關注。

Select

設計方法與研究

神農湖大橋三維參數化設計應用與交付

陳莎莎, 施新欣, 李來龍, 楊梓, 牛偉迪, 黃韜

2022, 38(2): 153-161.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

神農湖大橋主橋設計為獨塔雙索面斜拉橋,通過CATIA軟件完成了全橋三維參數化設計,并完成了模型的多用途應用和統一的二、三維交付。經過實踐與總結,對模型創建過程和最終交付的模型成果提出高精度、全構件、可修正的要求,形成符合傳統設計習慣的整體三維參數化設計應用與模型交付流程。同時,基于CATIA的三維參數化設計的特征在于基于歷史的參數化建模和骨架-模板設計方法。以神農湖大橋設計過程中的造型方案設計、結構的遞進式三維設計、錨固構造設計優化以及模型的動態修正四個關鍵點對該參數化設計模式進行了闡述。對于復雜造型景觀橋梁,本文采用的三維參數化設計模式及提出的參數化設計應用與交付流程,可在不影響設計效率的前提下整體提高項目品質,同時可為數字化生產、信息化運營提供可靠的基礎模型。

Select

設計方法與研究

造型獨特的鋼拱橋拱肋設計與計算分析

黃曉彬

2022, 38(2): 162-167.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

某橋異形拱下承式拱梁組合體系,跨徑布置為（44+88+88+44） m,主梁為預應力混凝土雙主梁,拱肋為異形鋼拱結構。主拱采用空間布置,拱軸線平面上為橫放的兩段Y形對稱直線,立面上為2條對稱交匯的橢圓線。主拱通過邊墩和中墩的錨固結構與主梁相連,并通過吊桿參與主梁共同受力。本文重點介紹該橋異形鋼拱肋關鍵節點的結構設計及受力計算分析。該橋造型獨特優美,結構受力及構造較為復雜,本文可為類似工程提供一定的借鑒。

Select

設計方法與研究

混合橋面斜拉橋試設計及體系驗證

戴昌源, 蘇慶田, 邵長宇, 陳亮

2022, 38(2): 168-176.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

針對大跨度斜拉橋中正交異性鋼橋面疲勞開裂問題,基于對大跨度橋梁中重車分布情況和疲勞開裂位置的研究,提出將兩側重車道的正交異性鋼橋面更換為疲勞性能較好的UHPC華夫板或鋼UHPC組合板,組成混合橋面系統。采用混合橋面后斜拉橋加勁梁的自重、抗彎、抗扭等特性將發生變化,因此需要從結構體系的角度分析采用混合橋面后斜拉橋的靜、動力特性與常規正交異性鋼橋面斜拉橋的異同。設計了三座斜拉橋（分別采用兩種混合橋面和正交異性鋼橋面）,基于目標函數與索力變量之間的函數關系往往為凸函數這一特征,采用凸函數優化算法確定三座斜拉橋的合理成橋狀態。最后比較了三座斜拉橋的靜、動力特性,發現混合橋面斜拉橋主梁具有較高的面外抗彎慣性矩和抗扭慣性矩,當橫向作用起控制作用時,具有更高的承載能力。同時可以提高結構純扭轉振型的基頻,有助于提高結構顫振穩定性。但采用混合橋面的斜拉橋加勁梁單位長度自重會增加7%~10%。

Select

設計方法與研究

泉州大劇院結構設計

朱亮

2022, 38(2): 177-183.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

本工程平面和立面均不規則,屬于復雜超限高層建筑。主體結構采用框架-剪力墻結構體系,屋頂局部采用鋼結構。結構進行了抗震性能化設計。本文詳細介紹了該結構的抗震性能目標、超限情況及加強措施、線彈性分析、彈性時程分析、構件設計、樓板應力分析及彈塑性分析、鋼屋蓋設計以及樓座設計等。通過分析,該工程能達到了預期的抗震性能目標,抗震性能較好,具體分析方法和結論可供同類工程設計參考。

Select

設計方法與研究

世茂深港國際中心天環結構敏感性數據驅動優化設計

劉永璨

2022, 38(2): 184-190.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

敏感性分析可反映設計變量對約束條件的影響程度,應用敏感性數據原理進行結構設計可兼顧結構高效性、設計安全性、工程經濟性。簡要介紹敏感性數據分析原理,以世茂深港國際中心天環吊掛型長懸挑結構為案例,以豎向撓度和振動舒適度為設計約束,運用敏感性數據驅動鋼箱梁和內灌混凝土的優化設計,可供類似項目的結構設計及造價控制參考。

Select

設計方法與研究

天長文化藝術中心大跨度連體鋼結構分析與設計

蘇國維, 顧煒

2022, 38(2): 191-196.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

天長文化中心建筑造型為盛開的茉莉花形狀,三個單體與大跨度空中連廊通過隔震支座相連。闡述了連廊結構布置以及連廊支座形式選擇,對帶連廊整體模型和不帶連廊多塔模型進行對比分析,主要包括小震作用下的加速度、位移和構件內力等,并通過設置TMD多模態減振系統進行減振設計,有效解決了大跨度連廊在人行荷載下的舒適度問題。

Select

文獻綜述

套筒灌漿連接密實性檢測研究現狀及展望

曹城城, 陳濤, 顧浩聲

2022, 38(2): 197-206.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可視化

鋼筋套筒灌漿連接是預制構件鋼筋連接的一種重要方式,灌漿質量是保障構件之間連接可靠的關鍵。由于套筒灌漿屬于隱蔽工程,如何檢測灌漿的密實程度引起了人們的廣泛關注。本文首先闡述了不同灌漿狀態下套筒灌漿連接的力學性能,說明了灌漿密實程度檢測的必要性。然后對現有的檢測方式進行了綜述,詳細介紹了預埋鋼絲拉拔法、內窺鏡法、預埋傳感器法、超聲法、沖擊回波法、X射線檢測的原理及其優缺點,提出了工程中套筒灌漿質量檢測的建議,展望了套筒灌漿密實性檢測的未來發展方向。

選擇文件類型/文獻管理軟件名稱

選擇包含的內容

過刊目錄