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海洋环境下腐蚀后钢管桩材料性能退化研究

建筑钢结构进展 2024年

作者：孙铭阳袁长春夏瑞林刘昌永东北林业大学土木与交通学院长春工程学院土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院

钢管桩作为钢栈桥的重要组成构件，在海洋环境下会受到严重的腐蚀威胁。研究了东海某钢栈桥5年海洋自然腐蚀后的钢管桩的材料性能。从钢管桩的浪溅区、潮差区和全浸区共加工16个拉伸试件，分析各区域的退化力学性能，根据实验数据建立... 详细信息

钢管桩作为钢栈桥的重要组成构件，在海洋环境下会受到严重的腐蚀威胁。研究了东海某钢栈桥5年海洋自然腐蚀后的钢管桩的材料性能。从钢管桩的浪溅区、潮差区和全浸区共加工16个拉伸试件，分析各区域的退化力学性能，根据实验数据建立弹性模量、屈服强度、应变硬化指数和强度系数等参数同平均厚度剩余率相关的回归方程，依据三线本构模型建立三个区域的真实应力-应变曲线的拟合公式。结果表明：浪溅区受腐蚀影响最严重，各区域钢材力学性能均存在一定损失；回归方程可以较好地预测三个区域的屈服强度fy；通过比较各区域的平均厚度剩余率适用范围，可知三线型本构拟合公式适合预测腐蚀较为严重的钢管桩。

关键词：海洋环境腐蚀钢管桩拉伸试验材料性能三线本构模型

分台阶爆破施工技术在跨江大桥边坡爆破施工中的应用

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科技创新与应用 2024年第16期14卷 167-170页

作者：李祥岭刘昌永山西冶金岩土工程勘察有限公司太原030000 中国冶金地质总局三局太原030000

以某跨江大桥边坡爆破施工为工程背景讨论分台阶爆破技术在跨江大桥边坡爆破中的应用,介绍工程主要内容和水文地质条件,并针对边坡的特点进行分析,描述技术参数设计和施工方法。爆破设计主要包括浅孔台阶爆破和深孔爆破2种方式,阐述如... 详细信息

以某跨江大桥边坡爆破施工为工程背景讨论分台阶爆破技术在跨江大桥边坡爆破中的应用,介绍工程主要内容和水文地质条件,并针对边坡的特点进行分析,描述技术参数设计和施工方法。爆破设计主要包括浅孔台阶爆破和深孔爆破2种方式,阐述如何根据地质条件选择不同的开挖方式,以及如何控制爆破振动和飞石。总结分台阶爆破技术的应用效果,以期为类似地质条件下的跨江大桥边坡爆破施工建设提供参考。

关键词：分台阶爆破爆破开挖边坡跨江大桥爆破设计

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井筒式基坑开挖变形特性及稳定性分析

隧道建设（中英文） 2022年第8期42卷 1395-1403页

作者：李红军冷远张士龙刘昌永中交二航局第三工程有限公司江苏镇江212000 哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150000

为研究井筒式基坑开挖变形特性和坑中坑开挖对基坑整体稳定性的影响,以哈尔滨省委广场井筒式地下停车场为工程背景展开分析。首先,对井筒式基坑的变形监测方案及结果进行评述。然后,采用有限元软件MIDAS/GTS建立井筒式基坑的有限元计算... 详细信息

为研究井筒式基坑开挖变形特性和坑中坑开挖对基坑整体稳定性的影响,以哈尔滨省委广场井筒式地下停车场为工程背景展开分析。首先,对井筒式基坑的变形监测方案及结果进行评述。然后,采用有限元软件MIDAS/GTS建立井筒式基坑的有限元计算模型,与监测结果对比验证计算模型的准确性;在此基础上,探讨井筒式基坑施工过程中的环向拱效应演变规律,并对基坑直径和围护桩桩径等影响因素进行参数化分析。最后,基于强度折减法对井筒式基坑坑内的二次开挖进行分析,研究内坑的平台宽度和深度对基坑稳定性的影响。结果表明:1)现场实测的桩体水平位移最大为3.5 mm,最大沉降量为11.6 mm;2)圆形基坑的环向拱效应可以采用土体的中主应力矢量图进行表达,随着基坑开挖深度的逐步增大,其环向拱效应作用的土体范围也逐步扩大;3)当内外坑开挖深度比为0.44时,需考虑内坑开挖对基坑稳定性的影响。

关键词：地下车库井筒式基坑围护结构拱效应二次开挖基坑监测有限元分析

极寒环境下大跨贝雷梁钢管施工平台力学性能研究

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沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2022年第4期38卷 673-681页

作者：徐嫚王帆王庆贺刘昌永魏晨阳东北林业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150040 沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

目的研究极寒环境对大跨贝雷梁钢管施工平台力学性能的影响,解决高寒地区大型临时钢结构的力学性能与施工安全性问题,并为其提供理论基础与工程价值。方法首先采用已有的贝雷梁试验结果对ABAQUS建模技术进行验证;在此基础上,基于某工... 详细信息

目的研究极寒环境对大跨贝雷梁钢管施工平台力学性能的影响,解决高寒地区大型临时钢结构的力学性能与施工安全性问题,并为其提供理论基础与工程价值。方法首先采用已有的贝雷梁试验结果对ABAQUS建模技术进行验证;在此基础上,基于某工程常温下建造的贝雷梁钢管施工平台(20℃),分析其环境温度降至-10℃、-20℃、-30℃、-40℃、-50℃时,平台的应力、结构位移以及局部贝雷梁承载力的变化规律。结果随着温度降低,施工平台中贝雷梁应力从20℃时的85.0 MPa增大到-50℃时的232.2 MPa,钢管柱应力从20℃时的9.9 MPa增大到-50℃时的108.3 MPa;贝雷梁位移从20℃时的3.7 mm增大到了-50℃时的44.7 mm,钢管柱位移从20℃时的0.4 mm增大到了-50℃时的17.4 mm。随着温度降低,钢管柱直径与壁厚的改变对其应力变化影响逐渐变大。温度从20℃降到-50℃,贝雷梁平面外位移从0.7 mm增大到36.6 mm,承载力从561.8 kN减小到475.5 kN,下降约为15.4%。结论环境温度降低会导致贝雷梁和钢管柱应力不断增大;贝雷梁平面外位移增大到一定程度时,会对自身承载力造成明显影响。

关键词：大跨贝雷梁钢管施工平台极寒环境构件应力结构位移承载力

装配式地铁车站预制构件加工质量检验与安装精度预测

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隧道建设（中英文） 2022年第3期42卷 437-444页

作者：郭海洋刘昌永李秉德鲍先锋王延涛中建三局城建有限公司吉林长春130000 哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150090

为解决装配式地铁车站工程预制构件常因质量检验工作任务繁重且误差较大而造成质量不合格及无法精准安装的问题,将BIM+三维激光扫描技术应用于装配式地铁车站工程预制构件生产质量检验中,通过建立预制构件BIM模型与三维点云模型进行虚... 详细信息

为解决装配式地铁车站工程预制构件常因质量检验工作任务繁重且误差较大而造成质量不合格及无法精准安装的问题,将BIM+三维激光扫描技术应用于装配式地铁车站工程预制构件生产质量检验中,通过建立预制构件BIM模型与三维点云模型进行虚拟预拼装,检验加工精度,避免现场安装过程中因构件质量问题而造成浪费。运用灰色预测方法构建GM(1,1)灰色预测模型,预测装配式地铁车站多个预制构件拼装后的累计误差,并以此对虚拟预拼装检验结果进行对比验证。结果表明:1)本次质量检验的7块构件加工误差均在规范允许范围内;2)整环累计拼装误差为13.920 mm,其中,C1块与D块间拼装误差达4.150 mm,其他相邻块纵缝间隙均小于3 mm;3)虚拟预拼装误差检验结果与GM(1,1)模型灰色预测结果拟合较好,最大偏差仅为0.407 mm。

关键词：装配式地铁车站预制构件 BIM+三维激光扫描质量检验灰色预测安装精度

基于随机骨料模型的混凝土抗压强度尺寸效应研究

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建筑结构学报 2017年第S1期38卷 493-501页

作者：张颖刘昌永王玉银尹航哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

将混凝土视为砂浆、骨料及过渡界面组成的三相复合材料,采用随机骨料模型从细观角度对混凝土轴压破坏过程及抗压强度尺寸效应进行数值分析。该模型中考虑了混凝土级配以及骨料分布的影响,通过赋予各相材料塑性损伤本构关系并引入初始缺... 详细信息

将混凝土视为砂浆、骨料及过渡界面组成的三相复合材料,采用随机骨料模型从细观角度对混凝土轴压破坏过程及抗压强度尺寸效应进行数值分析。该模型中考虑了混凝土级配以及骨料分布的影响,通过赋予各相材料塑性损伤本构关系并引入初始缺陷来模拟混凝土破坏过程中裂缝的产生与扩展。通过与试验数据进行对比,认为所建立随机骨料细观模型能够较好地反映混凝土抗压强度尺寸效应规律。分析结果表明:初始缺陷大小对混凝土抗压强度尺寸效应影响显著,而混凝土强度等级与缺陷位置对尺寸效应影响较小。通过对混凝土轴压破坏机理进行分析,发现基于能量释放的尺寸效应模型能够较好地解释混凝土的破坏过程和预测模拟结果。

关键词：混凝土尺寸效应细观数值模拟随机骨料模型

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圆钢管混凝土轴压性能尺寸效应试验研究

建筑结构学报 2017年第S1期38卷 249-257页

作者：陈鹏王玉银刘昌永田宇哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 北京市建筑设计研究院有限公司北京100045

为了研究钢管混凝土的尺寸效应问题,对18个圆钢管混凝土短柱进行了轴压试验,研究了试件截面弹性模量及峰值应力的尺寸效应变化规律。研究结果表明,圆钢管混凝土弹性模量受试件直径影响较小,几乎不存在尺寸效应,而峰值应力则存在一定的... 详细信息

为了研究钢管混凝土的尺寸效应问题,对18个圆钢管混凝土短柱进行了轴压试验,研究了试件截面弹性模量及峰值应力的尺寸效应变化规律。研究结果表明,圆钢管混凝土弹性模量受试件直径影响较小,几乎不存在尺寸效应,而峰值应力则存在一定的尺寸效应,并且受截面含钢率影响。对于截面含钢率4.5%的钢管混凝土试件,当试件直径由182 mm增加到346 mm时,其抗压强度由71.4 MPa减小到68.9 MPa,降低3.5%。此外,基于素混凝土尺寸效应及钢管混凝土承载力组成的分析,提出了不同约束水平下的钢管混凝土承载力尺寸效应计算公式。通过与文中试验数据及文献试验数据对比发现,所提出的计算公式能够准确预测钢管混凝土承载力。最后,通过对峰值应力尺寸效应进行参数分析发现,试件截面含钢率、钢材屈服强度及混凝土圆柱体轴心抗压强度均对峰值应力尺寸效应存在一定影响。

关键词：钢管混凝土截面含钢率尺寸效应轴压试验峰值应力

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铰接钢管混凝土圆弧拱平面内徐变稳定

工程力学 2011年第3期28卷 198-204页

作者：王玉银刘昌永张素梅哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

钢管混凝土拱肋核心混凝土徐变不仅可以导致钢管与混凝土之间的内力重分布,还将增加拱肋的屈曲前变形,降低拱肋的稳定承载力。经典稳定理论假设拱的屈曲前变形呈线性且该变形较小,因此忽略了屈曲前变形对拱肋弹性稳定承载力的影响。该... 详细信息

钢管混凝土拱肋核心混凝土徐变不仅可以导致钢管与混凝土之间的内力重分布,还将增加拱肋的屈曲前变形,降低拱肋的稳定承载力。经典稳定理论假设拱的屈曲前变形呈线性且该变形较小,因此忽略了屈曲前变形对拱肋弹性稳定承载力的影响。该假设仅适用于矢跨比较大的深拱,由于浅拱的屈曲前变形具有明显的非线性特征,该理论不再适用。尤其考虑徐变对拱的稳定承载力影响时,必须计入屈曲前变形的影响。该文根据钢管混凝土组合构件的徐变特性,基于考虑龄期调整的等效弹性模量方法,采用虚功原理建立了铰接钢管混凝土圆弧拱的非线性静力平衡方程和稳定平衡方程,并通过联立求解两种方程得到了徐变作用对拱肋稳定承载力的影响;此外,该文还探讨了徐变系数对徐变稳定性的影响,以及稳定承载力随拱桥运营时间的变化规律。

关键词：钢管混凝土拱桥徐变稳定铰接圆弧形

地基冻胀条件下碗扣式模板支架稳定承载力分析

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工业建筑 2022年第1期52卷 108-115页

作者：徐嫚李晓明刘昌永魏晨阳王庆贺东北林业大学土木工程学院哈尔滨150040 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨150090 沈阳建筑大学土木工程学院沈阳110168

碗扣式模板支架作为施工临时钢结构,工程中经常忽略了支架地基处理的重要性,由于温度降低及土体含水量较多等多种因素引起土体冻胀现象,造成支架地基隆起,严重危害支架施工安全。为研究支架地基隆起下碗扣式支架的实际受力性能,基于多... 详细信息

碗扣式模板支架作为施工临时钢结构,工程中经常忽略了支架地基处理的重要性,由于温度降低及土体含水量较多等多种因素引起土体冻胀现象,造成支架地基隆起,严重危害支架施工安全。为研究支架地基隆起下碗扣式支架的实际受力性能,基于多节间连续压杆理论分析架体高度与允许隆起位移的关系,通过采用ABAQUS建立碗扣式支架模型,对支架地基隆起影响下碗扣式模板支架受力性能进行分析。研究结果表明:支架地基隆起后,碗扣式支架稳定承载力下降最大达57.92%,为单杆失稳破坏;失稳破坏时,支架稳定承载力与立杆隆起根数相关性较小,与隆起处立杆的自身刚度相关性较大;角部立杆基底地基隆起下允许隆起位移最小,中部立杆基底地基隆起下允许隆起位移最大;立杆的允许隆起位移随架体高度的增加而增大。

关键词：碗扣式模板支架地基冻胀允许隆起位移稳定承载力