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体外预应力钢-混凝土组合梁动力特性研究

体外预应力钢-混凝土组合梁动力特性研究

作者：梁东吉林建筑大学

学位级别：硕士

钢-混凝土组合梁具有整体性强、施工方便以及可以充分发挥混凝土和钢材的材料特性等优点,被广泛应用于实际工程当中,但同时也存在一些局限性。譬如对于跨度大、荷载重的结构,普通组合梁往往出现刚度不足的现象;钢-混凝土连续组合梁,在... 详细信息

钢-混凝土组合梁具有整体性强、施工方便以及可以充分发挥混凝土和钢材的材料特性等优点,被广泛应用于实际工程当中,但同时也存在一些局限性。譬如对于跨度大、荷载重的结构,普通组合梁往往出现刚度不足的现象;钢-混凝土连续组合梁,在混凝土受拉开裂退出工作后,中间支座处的负弯矩仅由钢梁承担等问题,为了有效地延缓和抑制混凝土板的开裂,对钢-混凝土组合梁施加体外预应力不失为是一个高效的方法。体外预应力钢-混凝土组合梁有提高结构的极限承载力、减小变形以及有效地控制裂缝等诸多优点,具有广阔的应用前景和研究价值。目前,针对体外预应力钢-混凝土组合梁的静力研究已趋于饱和,而动力特性研究略显不足,且在预应力参数对自振频率影响规律方面的研究成果尚未形成统一定论,甚至有些研究结论截然相反,因此,有必要针对体外预应力钢-混凝土组合梁的动力特性开展进一步研究。为了探索体外预应力参数对自振频率的影响规律,基于结构振动基本原理和哈密尔顿原理,以偏心直线布筋的体外预应力简支梁为研究对象,给出其振动微分方程和自振频率解析表达式。随后采用有限元分析软件ANSYS建立相应的有限元计算模型,并通过模态分析得到其自振频率和振型,以验证理论计算公式的正确性。最后采用推导出的自振频率解析表达式分析不同偏心距和配筋率情况下的自振频率,以揭示预应力参数对简支梁自振频率的影响规律。在偏心直线体外预应力简支梁动力特性研究的基础上,以体外预应力钢-混凝土组合梁为研究对象,在考虑组合梁交界面处剪切滑移效应的情况下,基于哈密尔顿原理推导出体外预应力钢-混凝土组合梁的振动微分方程,并给出了体外预应力钢-混凝土组合梁的自振频率解析表达式。通过ANSYS有限元仿真模拟验证了体外预应力钢-混凝土组合梁自振频率计算公式的可靠性,随后采用该自振频率计算公式进一步分析体外预应力参数对钢-混凝土组合梁自振频率的影响规律。通过以上研究,得出了体外预应力钢-混凝土组合梁自振频率的解析表达式,并揭示了外预应力参数对自振频率的影响规律,为体外预应力钢-混凝土组合梁的自振频率计算提供了新的计算方法,有利于实际工程预防因共振现象引起的结构破坏,对实际工程具有理论指导意义。

关键词：组合梁体外预应力剪切滑移自振频率有限元

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深中通道海中锚碇上方钢箱梁架设方案比选

桥梁建设 2023年第2期53卷 142-148页

作者：薛志武梁丰中交武汉港湾工程设计研究院有限公司湖北武汉430040 海工结构新材料及维护加固技术湖北省重点实验室湖北武汉430040 交通运输行业交通基础设施智能制造技术研发中心湖北武汉430040

深中通道东、西泄洪区非通航孔桥采用110 m跨连续钢箱梁体系,两桥均有2孔钢箱梁上跨伶仃洋大桥海中锚碇,受锚碇自身和围堰等结构物影响,架设难度大。针对工程特点,提出大节段吊装、小节段顶推和大节段顶推3种架设方案,结合施工效率、临... 详细信息

深中通道东、西泄洪区非通航孔桥采用110 m跨连续钢箱梁体系,两桥均有2孔钢箱梁上跨伶仃洋大桥海中锚碇,受锚碇自身和围堰等结构物影响,架设难度大。针对工程特点,提出大节段吊装、小节段顶推和大节段顶推3种架设方案,结合施工效率、临时结构用量、设备投入和施工风险等方面的对比分析。考虑到大节段顶推方案临时结构投入少,工期可控,同时避免了新设备的投入,综合经济性最优,最终确定采用该方案进行锚碇上方钢箱梁架设。采用ANSYS有限元软件建立钢箱梁板壳单元模型,对钢箱梁顶推全过程进行仿真分析。仿真分析结果表明:钢箱梁在中腹板局部进行加固后可满足顶推受力要求,大节段顶推方案安全可行。该方案实际施工过程高效、平稳,平均顶推速度可达20 m/d。

关键词：跨海桥梁连续梁桥钢箱梁上跨锚碇大节段顶推方案架设方案比选有限元法

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公铁两用三主桁连续钢桁梁顶推施工新技术

铁道工程学报 2021年第3期38卷 41-47页

作者：梁崇双中铁四局集团有限公司合肥230031

研究目的:济南黄河公铁两用桥主桥为三主桁连续钢桁梁结构,采用多点顶推技术进行钢桁梁拼装架设,其最大顶推重量高达3.7万t,单桁支点反力高达37 321 kN,最大悬臂长度高达154 m,顶推过程中存在较大的技术难题,安全风险高、施工难度大。... 详细信息

研究目的:济南黄河公铁两用桥主桥为三主桁连续钢桁梁结构,采用多点顶推技术进行钢桁梁拼装架设,其最大顶推重量高达3.7万t,单桁支点反力高达37 321 kN,最大悬臂长度高达154 m,顶推过程中存在较大的技术难题,安全风险高、施工难度大。因此有必要对该桥多点顶推关键技术进行深入研究及探讨,并在此基础上进行技术创新,保证其建造过程技术可行、安全可靠。研究结论:(1)针对公铁两用三桁连续钢桁梁的结构特点,提出了多点同步顶推新技术,实现了3.7万t钢桁梁大悬臂、长距离顶推架设;(2)创新设计了桥梁顶推滑移系统,解决了传统顶推施工"同步不常有、不同步常有"的技术难题,模数化设计支承滑块和抄垫结构,首次提出采用(8+2)mm热轧不锈钢复合板,保证了单桁最大支点反力37 321 kN工况下滑移体系的可靠性;(3)在主跨跨中无支点调整钢桁梁线形的条件下,可先进行加劲弦安装并与钢桁梁同步顶推,利用拼装支架多支点顶梁消除合龙口偏差,实现了精确合龙,成桥内力及线形能够符合设计要求;(4)对三桁高差进行敏感性分析,当中桁支点高度高出边桁10 mm时,中桁支反力可增大10 035 kN,提出了采用弹性抄垫协调变形补偿高差等针对性预控措施,明确顶推施工三桁高差控制的量化标准;(5)本研究成果可为今后公铁两用三主桁连续钢桁梁顶推施工提供一定的参考或借鉴。

关键词：公铁两用三主桁连续钢桁梁顶推施工

考虑结构空间约束的现浇RC框架深梁受剪性能试验研究

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考虑结构空间约束的现浇RC框架深梁受剪性能试验研究

作者：梁晓敏华南理工大学

学位级别：硕士

现有的钢筋混凝土(RC)深梁设计理论和设计方法均建立在构件试验的基础上,未考虑结构空间约束的影响。在整体结构中,现浇楼板与框架柱共同组成的空间约束体系,将同时约束深梁的轴向变形,产生不可忽略的约束轴力,显著改变深梁的承载能力... 详细信息

现有的钢筋混凝土(RC)深梁设计理论和设计方法均建立在构件试验的基础上,未考虑结构空间约束的影响。在整体结构中,现浇楼板与框架柱共同组成的空间约束体系,将同时约束深梁的轴向变形,产生不可忽略的约束轴力,显著改变深梁的承载能力和破坏形态。根据现有研究,结构空间约束将大幅度提高深梁的受弯承载力,但对深梁受剪承载力的影响仍未有充分认识。深梁受剪承载力的改变,可能使得“强剪弱弯”抗震设计思想无法实现,导致深梁在强震中发生脆性破坏,削弱结构抗震性能,增加地震灾害风险。为此,本文开展足尺框架结构试验,并通过系列非线性有限元分析,研究结构空间约束对RC深梁受剪性能的作用机理,主要研究内容和成果如下:(1)在足尺框架结构中开展12根框架深梁的静载试验,并与简支深梁试验结果进行对比,揭示结构空间约束对框架深梁受剪性能的影响规律。对比结果表明:结构空间约束可提高框架深梁的受剪承载力,但将削弱其变形能力,使深梁呈现更为显著的脆性破坏特征。框架深梁的剪跨比和空间位置均会显著影响其空间约束效应。与简支深梁相比,框架深梁在剪跨比0.7和1.0时的受剪承载力提高幅度均值为1.09倍和1.39倍;边框边跨、边框中跨、中框边跨和中框中跨位置的受剪承载力提高幅度均值分别为1.30、1.30、1.43和1.72倍。(2)采用现有规范及文献的深梁承载力计算公式,计算本文RC深梁试件的受剪承载力,并与试验承载力进行对比。结果表明:对于简支深梁,美、欧规范有较好的预测精度,而中国规范及文献的预测结果都较为保守;对于框架深梁,现有计算公式均低估试件的承载力,且无法考虑部分试件参数对承载力的影响。(3)基于足尺结构的框架深梁试验,提出可考虑结构空间约束的数值模拟方法,并对材料本构的取值提出合理性建议。足尺试验中12根框架深梁的数值模拟结果表明,所提出的数值模拟方法可准确模拟框架深梁在结构空间约束下的受剪承载力、破坏形态、钢筋应变和轴向伸长现象。(4)通过系列非线性有限元分析,揭示结构空间约束下的框架深梁受剪机制。分析结果表明:框架深梁在受剪过程中将因结构空间约束而产生约束轴力,约束轴力随跨中挠度的增大而增大,进而提高深梁的受剪承载力;在结构空间约束中,楼板板厚起主要作用,板配筋率、板宽以及框架柱和周边框梁起次要作用。

关键词：结构空间约束深梁承载力剪切延性受剪机制

CFRP布加固损伤再生混凝土梁抗弯性能研究

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CFRP布加固损伤再生混凝土梁抗弯性能研究

作者：梁晓封江苏大学

学位级别：硕士

随着我国基础设施建设规模的不断扩大,混凝土的需求量逐年增加,由此导致天然骨料出现了短缺。寻找新的天然骨料替代品成为工程界的迫切需求。再生骨料来源于废旧建筑,将其用于新拌混凝土既可减轻天然骨料短缺带来的压力,又可解决再生骨... 详细信息

随着我国基础设施建设规模的不断扩大,混凝土的需求量逐年增加,由此导致天然骨料出现了短缺。寻找新的天然骨料替代品成为工程界的迫切需求。再生骨料来源于废旧建筑,将其用于新拌混凝土既可减轻天然骨料短缺带来的压力,又可解决再生骨料作为固废填埋处理时造成的环境污染,理论上具有一定的可行性,国内也已开始重视再生骨料的研究及使用。然而,与天然骨料相比,再生骨料存在一定的缺陷,导致由其制成的再生混凝土构件的长期性能不易保证,可能在服役一段时间后出现孔隙增大、微裂缝扩展、宏观开裂、强度降低等细观、宏观损伤,需加固后才能继续使用。然而目前国内外对损伤再生混凝土构件加固后的力学性能研究相对较少。本文以再生混凝土适筋梁为研究对象,对其进行预加载以产生初始损伤,然后选择在加固工程中应用较广的碳纤维复合片材(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简写为CFRP)作为加固材料,通过试验研究与数值模拟,分析了加固损伤再生混凝土梁在二次荷载作用下的变形及受力性能发展规律。主要研究内容与结论如下:(1)再生混凝土梁在弯曲荷载作用下的变形性能研究。设计了不同再生骨料取代率的钢筋混凝土适筋梁并进行了预加载,结果表明:在同一荷载水平下,随再生骨料取代率的增加,混凝土最大裂缝宽度增大;随荷载水平的增加,相同配合比的混凝土梁的裂缝数量增多,最大裂缝宽度增大,混凝土损伤加剧。(2)碳纤维布加固损伤再生混凝土梁受弯性能研究。为了研究不同预损伤程度、不同再生粗骨料取代率与不同碳纤维布加固宽度对梁受弯性能的影响,设计并制作了3根不同再生骨料取代率的基准梁与6根CFRP布加固梁。分析了各影响因素对构件特征荷载、裂缝分布形态、钢筋应变、碳纤维布应变、荷载-挠度曲线的影响。结果表明:1)使用碳纤维布加固梁底可以显著提升构件的抗弯承载力,减小构件挠度,改善构件的抗裂性能;2)随预损伤程度的增加,加固后梁屈服荷载与极限荷载提升幅度减小,且二次加载时混凝土受弯裂缝宽度增大;3)碳纤维布加固宽度对构件的屈服荷载与极限荷载有重要影响,当加固宽度由梁的半宽增加到全宽时,损伤再生混凝土梁的屈服荷载提高了14.8%,极限荷载提高了34.2%,但加固后钢筋混凝土梁的承载力增加幅度并不与CFRP布加固宽度的增加幅度一致。(3)碳纤维布加固损伤再生混凝土梁受弯性能数值模拟。使用有限元软件ABAQUS建立了与试验梁相对应的基准梁与加固梁的有限元模型,其中混凝土采用损伤塑性模型,钢筋采用理想弹塑性模型,CFRP布采用理想弹性模型,同时使用软件中的Surface-based cohesive接触来模拟混凝土与碳纤维布之间的粘结行为,并通过刚度下降率来判断加载过程中碳纤维布是否发生剥离破坏。最终得到的各梁的数值模拟结果与试验结果较为一致。在此基础上进行了不同设计参数对CFRP布加固梁的力学性能预测,分析了预加载水平、再生粗骨料取代率以及碳纤维布加固宽度等参数对再生钢筋混凝土梁受弯性能的影响。结果表明:1)随预加载水平增大,CFRP布加固再生混凝土梁的极限承载力提升幅度减小,跨中挠度则有所增大;2)随再生粗骨料取代率的增加,CFRP布加固混凝土梁的极限承载力减小,变形增大;3)增加碳纤维布加固宽度可以显著提高损伤再生混凝土梁的极限承载力。

关键词：再生混凝土梁碳纤维布损伤抗弯性能加固数值模拟

基于用韵空间分布综合评价方法的齐梁陈隋诗文韵部研究

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基于用韵空间分布综合评价方法的齐梁陈隋诗文韵部研究

作者：梁倩婷广西民族大学

学位级别：硕士

研究以《先秦汉魏晋南北朝诗》《全上古三代秦汉三国六朝文》中的诗文材料为研究对象,补充了《历代辞赋总汇》《南齐书》《文心雕龙注释》中的有韵之文,运用用韵空间分布综合评价方法对齐梁陈隋时期的诗文用韵进行全面描写与统计,旨在... 详细信息

研究以《先秦汉魏晋南北朝诗》《全上古三代秦汉三国六朝文》中的诗文材料为研究对象,补充了《历代辞赋总汇》《南齐书》《文心雕龙注释》中的有韵之文,运用用韵空间分布综合评价方法对齐梁陈隋时期的诗文用韵进行全面描写与统计,旨在归纳这一时期通用性质的诗文韵部系统,确证其通用性质。第一章绪论部分介绍研究的背景、目标,研究材料及研究方法,分条例说诗文基础材料的处理办法。根据韵脚字整理的相关原则与方法,列举相关韵例142个,整理出齐梁陈隋时期诗文作家共498位,使用韵段数共9262个。根据方言分区与齐梁陈隋地方一级行政区划“州”的对应关系,将齐梁陈隋划分为八大区:关西区、河北区、黄淮区、淮南区、梁益区、荆楚区、江东区、南越区。根据诗文材料提供的作家小传以及相关辞书的记载,结合汪启明教授的《魏晋南北朝诗文作者占籍考》,依照籍贯地确定的相关条例,确定作家的籍贯信息,整理出有籍贯可考的作家326位。以《中国历史地图集》中齐建武四年、魏太和二十一年（497年）的“齐北魏”分图为参照,根据《中国历史地名大辞典》明确作家籍贯地的历史沿革,对作家籍贯信息作“统一化”处理,整理出有籍贯可考的326位作家分布在齐北魏时期的8个大区,70个郡、88个县。第二、三章归纳齐梁陈隋诗文韵部。基于用韵空间分布综合评价方法,最终归纳出齐梁陈隋时期的诗文韵部48个。其中,阴声韵部16个:支、脂之、微、鱼、虞模、齐祭、泰、佳、皆、灰咍、萧宵、肴、豪、歌戈、麻、尤侯幽;阳声韵部17个:东、冬鍾、江阳唐、真谆臻、文欣、元魂痕、寒桓、删、山、先仙、庚耕清青、蒸、登、侵、覃、谈、盐添;入声韵部15个:屋、烛、觉、质术栉物、月没、曷末黠、屑薛、药铎、陌麦昔锡、职、德、缉、合、葉帖、业乏。迄、鎋、夬等12个韵的韵部归属不明。第四章对所归纳出的韵部的语音质进行分析和说明。本研究所归纳出的韵部具有通用性质的确定性。从研究方法来看,用韵空间分布综合评价方法以“空间分布”为核心理念,确立空间指标体系,对指标初始值作无量纲化处理,确定指标权数,使用科学的指标评价值合成方法,以反映用韵空间分布普遍性状况的空间分布度数值作为提取韵部的客观依据,这就保证了最终提取的韵部必然是使用空间范围最广的通用韵部。将最终提取的韵部与单元内空间分布度数值排序第二的用韵进行对比,更直观的显示本齐梁陈隋韵部的通用性质。第五章比较相关韵部系统。王力南北朝韵系与本韵系相同的韵部30个,与本韵系相应韵部不同的韵部19个。何大安北魏后期北齐韵系与本韵系相同的韵部27个,与本韵系相应韵部不同的韵部15个;何大安齐梁陈北周隋韵系与本韵系相同的韵部36个,与本韵系相应韵部不同的韵部12个。王力魏晋南北朝韵系与本韵系相同的韵部22个,与本韵系相应韵部不同的韵部19个。周祖谟齐梁陈隋韵系与本韵系相同的韵部41个,与本韵系相应韵部不同的韵部10个。张建坤齐韵系与本韵系相同的韵部25个,与本韵系相应韵部不同的韵部15个;张建坤梁韵系与本韵系相同的韵部31个,与本韵系相应韵部不同的韵部13个;张建坤北齐北周韵系与本韵系相同的韵部30个,与本韵系相应韵部不同的韵部13个;张建坤陈韵系与本韵系相同的韵部29个,与本韵系相应韵部不同的韵部14个;张建坤隋韵系与本韵系相同的韵部29个,与本韵系相应韵部不同的韵部14个。刘冠才北齐韵系与本韵系相同的韵部27个,与本韵系相应韵部不同的韵部10个;刘冠才北周韵系与本韵系相同的韵部33个,与本韵系相应韵部不同的韵部10个;刘冠才齐韵系与本韵系相同的韵部28个,与本韵系相应韵部不同的韵部10个;刘冠才梁韵系与本韵系相同的韵部30个,与本韵系相应韵部不同的韵部12个;刘冠才陈韵系与本韵系相同的韵部31个,与本韵系相应韵部不同的韵部9个;刘冠才隋韵系与本韵系相同的韵部29个,与本韵系相应韵部不同的韵部9个。诸家齐梁陈隋韵系与本韵系相同韵部占其可比较韵部总数之比的序列为:本用韵疏密关系比较韵系89.4%＞周祖谟齐梁陈隋韵系80.4%＞刘冠才陈韵系77.5%＞刘冠才北周韵系76.7%＞刘冠才隋韵系76.3%＞何大安齐梁陈北周隋韵系75%＞刘冠才北齐韵系73%＞刘冠才齐韵系72.7%＞刘冠才梁韵系71.4%＞张建坤梁韵系70.5%＞张建坤北齐北周韵系69.8%＞张建坤陈韵系67.4%=张建坤隋韵系＞何大安北魏后期北齐韵系64.3%＞张建坤齐韵系62.5%＞王力南北朝韵系61.2%＞王力魏晋南北朝韵系53.7%。各家韵系整体上看都不是通用韵系。本用韵疏密关系比较韵系的通用韵部占比达89.4%,用韵疏密关系比较法与空间分布综合评价方法在归纳通用性韵部上有较高的相同度。本韵系与诸家相关韵系不同的原因主要有三:一是研究的时代范围不同,二是研究材料不尽相同,三是研究方法不同。方法上的不同是本韵系与诸家韵系存在差异的主要原因。《切韵》韵系与本韵系相同的韵部26个,与本韵系相应韵部不同的韵部52个,相同韵部占其可比较韵部总数的33

关键词：齐梁陈隋诗文空间分布用韵空间分布综合评价方法通用韵部比较

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不等跨变截面连续梁桥施工安全风险管理研究

不等跨变截面连续梁桥施工安全风险管理研究

作者：梁化森兰州交通大学

学位级别：硕士

在现代化工程技术获得了飞速发展的情况下,桥梁施工技术得到了明显改进,并且也向着多元化的方向发展。不等跨变截面连续梁桥工程在交通工程项目中具有需求的特殊性,但相对于传统的等跨和等截面的连续梁施工来说,桥梁主体结构波动性大,... 详细信息

在现代化工程技术获得了飞速发展的情况下,桥梁施工技术得到了明显改进,并且也向着多元化的方向发展。不等跨变截面连续梁桥工程在交通工程项目中具有需求的特殊性,但相对于传统的等跨和等截面的连续梁施工来说,桥梁主体结构波动性大,施工技术更加复杂,并且对专业化具有较高要求,施工安全问题尤为突出。本文在梳理国内外桥梁施工安全风险相关研究的基础上,结合桥梁工程安全风险管理实际需求的工程背景,对不等跨变截面连续梁桥施工过程中的安全风险管理进行了研究,主要的研究工作及结论如下:(1)通过分析不等跨变截面连续梁桥施工流程及施工特点,以及桥梁施工安全事故案例探究,对不等跨变截面连续梁桥施工安全风险因素进行初步识别。然后利用类比归纳以及德尔菲法从物理风险和组织风险因素两个方面确定了5类一级风险指标和20个具体的二级风险,建立了不等跨变截面连续梁桥施工安全评价指标体系。(2)以HS特大桥施工项目为工程背景,结合本文建立的不等跨变截面连续梁桥施工安全风险评价指标体系,利用层次分析法确定了施工安全风险评估指标的权重,得出了施工技术类、自然环境类和施工管理类等风险因素占比,运用模糊综合评价法对HS特大桥的施工安全风险进行了评估。结果表明:HS特大桥施工安全风险评价结果处于中等偏低的水平,整体风险基本可控。但由于施工技术风险与施工管理类风险的权重占比较大,风险发生系数较高。故HS特大桥项目需要注重对安全施工风险的防控。(3)在确定了HS特大桥基于风险因素重要度的安全管理决策的基础之上,根据风险评估结果按照主要风险,即施工技术风险、自然环境风险、施工管理风险,次要风险,即施工材料、设备类风险以及人员类风险五个方面分别提出相应的风险防控措施。还从建立安全风险监管系统的角度补充了HS特大桥项目施工安全风险控制的对策建议。本研究将拓展和丰富现有连续梁施工安全管理研究,同时也为将来深入研究不等跨变截面连续梁桥施工安全提供有意义的借鉴。研究成果不仅为HS特大桥的施工安全风险管理提供了指导与帮助,也为国内不等跨变截面连续梁桥等复杂施工项目的施工安全风险管理工作提供了一定的借鉴与参考。

关键词：不等跨变截面连续梁桥施工安全风险识别风险评估风险应对

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梁庄十年