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组合结构技术在筒仓钢漏斗加固中的应用

工程抗震与加固改造 2023年第4期45卷 164-169页

作者：李刚张天昊孔慧中国建筑科学研究院有限公司北京100013

钢筋混凝土筒仓可分为单仓和群仓,作为储存物料的大型构筑物已得到广泛应用。某散粮筒仓在满负荷装粮6个月后,其中一单仓圆锥面钢漏斗与环梁锚筋脱开,导致漏斗脱落,经现场排查,其他钢漏斗存在有效焊接锚筋数量远低于设计要求的情况,需... 详细信息

钢筋混凝土筒仓可分为单仓和群仓,作为储存物料的大型构筑物已得到广泛应用。某散粮筒仓在满负荷装粮6个月后,其中一单仓圆锥面钢漏斗与环梁锚筋脱开,导致漏斗脱落,经现场排查,其他钢漏斗存在有效焊接锚筋数量远低于设计要求的情况,需进行加固处理。采用传统的钢结构加固方法存在着焊接工作量大、难度高、进料困难等问题,本文提出了一种新型筒仓钢漏斗加固方法———漏斗内新增混凝土叠合层及混凝土环梁,与原钢漏斗形成组合结构漏斗,加强漏斗与筒仓仓壁的连接,探索了组合结构技术在筒仓钢漏斗加固中的应用,可供同类筒仓钢漏斗加固设计和施工参考。

关键词：组合结构钢筋混凝土筒仓钢漏斗环梁

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组合楼板钢框架结构的连续倒塌简化模拟

工程力学 2023年第3期40卷 98-106页

作者：王伟王俊杰同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 同济大学建筑工程系上海200092

该文借助经过校验的组合楼盖精细模型,建立了组合楼板钢框架结构连续倒塌有限元简化模型,通过与组合楼盖子结构试验对比验证了此简化模型的准确性。采用简化模型,分析了柱子失效位置、结构层数和组合楼板等参数对一个五层组合楼板钢框... 详细信息

该文借助经过校验的组合楼盖精细模型,建立了组合楼板钢框架结构连续倒塌有限元简化模型,通过与组合楼盖子结构试验对比验证了此简化模型的准确性。采用简化模型,分析了柱子失效位置、结构层数和组合楼板等参数对一个五层组合楼板钢框架原型结构抗连续倒塌性能的影响。分析结果表明:原型结构具有足够的承载力以避免由单个底层柱子失效所导致的结构连续倒塌;除了角柱失效工况外,原型结构的层数变化对结构抗连续倒塌性能的影响可以忽略,而在角柱失效工况下,层间桁架承载机制的贡献会使得原型结构比单层有楼板结构的抗连续倒塌承载力更高;在考虑组合楼板之后,原型结构的抗连续倒塌承载力提升了114%。

关键词：连续倒塌组合楼板钢框架组合结构简化模型

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张弦式钢-竹组合工字形梁的短期受弯性能

哈尔滨工业大学学报 2024年第1期56卷 93-102页

作者：单奇峰童科挺丁静姝李玉顺宁波大学土木工程与地理环境学院浙江宁波315211 青岛农业大学建筑工程学院山东青岛266109

为研究张弦式钢-竹组合工字形梁的受弯性能,以预应力水平、张弦及加载方式为基本参数,设计制作了12根张弦式钢-竹组合工字形梁进行受弯试验,观察分析了加载过程中组合梁的试验现象、破坏特征,探究了各参数对组合梁承载能力、应变分布、... 详细信息

为研究张弦式钢-竹组合工字形梁的受弯性能,以预应力水平、张弦及加载方式为基本参数,设计制作了12根张弦式钢-竹组合工字形梁进行受弯试验,观察分析了加载过程中组合梁的试验现象、破坏特征,探究了各参数对组合梁承载能力、应变分布、变形性能等的影响规律,并推导得出了张弦式组合梁承载力的近似计算公式。结果表明:张弦式组合梁的整体性能优良、组合效应突出,具有良好的变形性能及承载能力;张弦试件的破坏形态主要为翼缘竹材撕裂、局部钢材屈曲等破坏;施加预应力及提高预应力水平能有效增加组合梁的变形性能,以及在相同挠度控制条件下的承载能力,且采用二点张弦布置预应力筋时可获得更好的效果;张弦式组合梁跨中截面应变分布符合平截面假定,且随着预应力水平提高而中性轴下移;最后,基于理论计算得出的承载力与试验值较为接近且相对保守,近似计算公式具有较好的适用性。

关键词：组合结构张弦式钢-竹组合梁受弯性能张弦方式承载力计算

深圳岗厦北地下综合交通枢纽站桥合建大跨度组合结构复杂节点受力性能研究

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建筑结构学报 2023年第2期44卷 1-15页

作者：张素梅李爱东王玉银郭兰慧罗贤志杨欣然张晨明张磊孙大伟杜韬邓如江哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055 中国铁路设计集团有限公司天津300308 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

深圳岗厦北综合交通枢纽核心换乘区设有51.2 m×48.0 m的无柱超大跨度中庭,其跨度在明挖施工地下车站结构中居于世界前列。枢纽大跨度地下结构与上部跨度72 m的市政立交桥合建,站桥合建(转换)节点涉及钢管混凝土柱、型钢混凝土梁、型钢... 详细信息

深圳岗厦北综合交通枢纽核心换乘区设有51.2 m×48.0 m的无柱超大跨度中庭,其跨度在明挖施工地下车站结构中居于世界前列。枢纽大跨度地下结构与上部跨度72 m的市政立交桥合建,站桥合建(转换)节点涉及钢管混凝土柱、型钢混凝土梁、型钢混凝土柱、钢箱梁和钢筋混凝土梁共5种不同的构件形式并承受复杂超大荷载作用。为检验上述复杂节点的可靠性,对站桥合建结构进行简化,逐步由原型结构简化为9柱、5柱、3柱和3柱并考虑空间作用的结构,设计并制作了缩尺比1∶5的站桥转换节点模型,对其进行了静力试验研究,分别在框架平面内、外采用6点加载和1点加载以考虑空间作用,获得节点在复杂荷载作用下的工作过程及力学响应。采用ABAQUS有限元软件对节点力学响应进行数值分析,得到全场变形和应力分布。试验和数值分析结果表明:设计荷载工况作用下,型钢混凝土转换梁跨中和两侧悬臂端混凝土有裂缝开展,内置型钢和钢筋应力均远小于钢材屈服应力(即屈服强度),最大竖向挠度为L/930,承载力和变形均满足结构设计要求,节点设计安全可靠;当外荷载增加至1.5倍设计荷载工况时,转换梁裂缝继续发展、开裂范围扩大,内部型钢和钢筋应力相应增加,但仍小于钢材屈服强度,节点整体未见混凝土压溃或剥落,结构继续处于弹性工作状态;扭矩会显著增大转换梁的应力和变形,加剧下部型钢混凝土柱偏心受压程度。

关键词：地下大跨度结构组合结构站桥合建转换梁静力试验受力性能

预应力钢-竹组合梁受弯挠度计算方法与试验研究

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工程力学 2023年第1期40卷 201-211,228页

作者：张孝存茅鸣李玉顺宁波大学土木与环境工程学院浙江宁波315211 青岛农业大学建筑工程学院山东青岛266109

为分析预应力钢-竹组合梁的受弯挠度,以加载方式、张弦位置、预应力度为变量,对12根组合梁试件进行了设计与试验研究。在此基础上,假定梁变形分布符合正弦半波曲线,并考虑梁加载过程中几何关系变化与预应力反拱的影响,采用弹性理论建立... 详细信息

为分析预应力钢-竹组合梁的受弯挠度,以加载方式、张弦位置、预应力度为变量,对12根组合梁试件进行了设计与试验研究。在此基础上,假定梁变形分布符合正弦半波曲线,并考虑梁加载过程中几何关系变化与预应力反拱的影响,采用弹性理论建立了组合梁中预应力筋应力增量的计算方法,推导得出一点或两点加载、一点或两点张弦时,组合梁受弯挠度计算的统一公式。试验与理论计算结果的对比表明:该文提出的挠度计算方法可较好的预测组合梁在正常使用阶段的挠度;随着预应力度的增加,组合梁的等效抗弯刚度不断提高,且两点张弦时可获得更高的等效抗弯刚度。此外,对于初始预应力为零的试件,需采用可靠预紧措施,以保证体外预应力筋能够有效发挥作用。

关键词：组合结构预应力钢-竹组合梁受弯挠度计算张弦方式加载方式

大跨度预应力型钢混凝土楼盖竖向受力性能分析

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东南大学学报（自然科学版） 2023年第2期53卷 218-228页

作者：韩天成梁书亭朱筱俊王文康杨简东南大学土木工程学院南京211189 东南大学建筑设计研究院有限公司南京211189

为系统研究预应力型钢混凝土楼盖(PSRCS)结构在竖向荷载下的承载机理及力学性能,提出了一种新型PSRCS构造形式,推导了其在不同受力情况下的正截面受弯承载力、截面刚度、挠度、平均裂缝间距和最大裂缝宽度等理论计算方法.通过ABAQUS软... 详细信息

为系统研究预应力型钢混凝土楼盖(PSRCS)结构在竖向荷载下的承载机理及力学性能,提出了一种新型PSRCS构造形式,推导了其在不同受力情况下的正截面受弯承载力、截面刚度、挠度、平均裂缝间距和最大裂缝宽度等理论计算方法.通过ABAQUS软件进行数值分析并建立了对比模型,研究了PSRCS的承载能力、刚度和抗裂性能,并将有限元分析结果与理论公式计算结果进行了对比研究.研究结果表明:PSRCS与普通钢筋混凝土楼盖、型钢混凝土楼盖相比,其屈服荷载分别提升了86.5%和12.4%;楼盖跨中受拉损伤区域长度分别降低了37.2%和32.5%;PSRCS内型钢和受拉纵筋的屈服应力和屈服区域均得到有效降低.

关键词：大跨度结构预应力型钢组合结构抗弯性能

车辆荷载作用下双工字钢-混组合连续梁桥振动控制研究

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中国公路学报 2022年第7期35卷 173-183页

作者：李喜梅王新母渤海袁华智兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050 兰州理工大学防震减灾研究所甘肃兰州730050 中国市政工程西北设计研究院有限公司甘肃兰州730050

车桥耦合作用下,钢-混凝土组合梁桥竖向振动问题比较突出,这将影响行人的安全及舒适性。以中国某三跨双工字钢-混凝土组合连续梁桥为研究对象,对桥梁进行车桥耦合振动分析及控制。基于Newmark-β法在ANSYS中利用APDL语言建立车桥耦合振... 详细信息

车桥耦合作用下,钢-混凝土组合梁桥竖向振动问题比较突出,这将影响行人的安全及舒适性。以中国某三跨双工字钢-混凝土组合连续梁桥为研究对象,对桥梁进行车桥耦合振动分析及控制。基于Newmark-β法在ANSYS中利用APDL语言建立车桥耦合振动模型,并对不同车重、车速和路面等级下的桥梁竖向加速度振动响应进行分析。在桥梁各跨跨中安装调谐质量阻尼器(TMD)对桥梁振动进行控制,采用最佳参数调整方法确定TMD参数。对安装TMD前后的桥梁振动响应进行对比分析,并结合Sperling指标对行人舒适度进行评价。研究结果表明:车速、车重和路面等级均是导致行人舒适度变差的重要因素;2辆同型号车辆按相应车道并排行驶,安装TMD后,随着车速的增大,桥梁跨中竖向加速度峰值减小率逐渐增大,当车速为120km·h^(-1)时,桥梁跨中竖向加速度峰值减小率达到43.7%,Sperling指标从2.76降到2.33,振动控制效果最为明显;随着车重的增加,桥梁跨中竖向加速度峰值减小率基本呈增大趋势,当各车重为40t时,桥梁跨中竖向加速度峰值减小率为29.1%,Sperling指标从2.20减小到1.99,行人舒适度得到了较大改善;随着路面不平顺等级的增大,桥梁跨中竖向加速度峰值减小率也逐渐增大,C级路面时加速度峰值减小率可达到29.4%,控制效果明显。因此,安装TMD对不同车重、车速和路面等级下的桥梁跨中竖向加速度响应均起到了控制作用,对双工字钢-混凝土组合连续梁桥安装TMD可以有效地改善行人舒适度。

关键词：桥梁工程组合结构数值模拟车桥耦合振动控制

FRP-混凝土-钢双壁空心桥墩分析及设计方法研究

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中国公路学报 2022年第2期35卷 12-38页

作者：陈光明陆奕辰谢攀滕锦光余涛向宇成彤李召兵胡福南刘伟楠华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510641 华南农业大学水利与土木工程学院广东广州510642 香港理工大学土木及环境工程学系中国香港999077 广州市城建规划设计院有限公司广东广州510230

纤维增强复合材料(FRP)是一种高强、轻质、耐腐蚀的高性能材料。FRP-混凝土-钢双壁空心组合构件是由香港理工大学滕锦光教授发明的一种新型组合构件,由外侧的FRP管、内侧的钢管及混凝土夹心层组成,具有建造方便(FRP管与钢管可作为浇筑... 详细信息

纤维增强复合材料(FRP)是一种高强、轻质、耐腐蚀的高性能材料。FRP-混凝土-钢双壁空心组合构件是由香港理工大学滕锦光教授发明的一种新型组合构件,由外侧的FRP管、内侧的钢管及混凝土夹心层组成,具有建造方便(FRP管与钢管可作为浇筑混凝土的模板)、耐腐蚀性能优、抗震性能好等一系列优点。自2004年被提出以来,学术界已对该种新型构件进行了大量的试验和理论研究。目前,针对该种新型构件力学性能的研究已较为深入,所建立的相关设计理论已经写入中国国家标准(GB 50608—2020),但其在实际工程中的应用尚未见文献报道。结合FRP-混凝土-钢双壁空心桥墩在某实际桥梁工程中的应用,对FRP-混凝土-钢双壁空心桥墩的分析、设计原理及方法进行了探索。采用基于纤维截面模型的非线性分析方法,对其承载能力极限状态设计、正常使用极限状态设计进行了深入的探讨;并对节点构造措施、建造成本等方面进行了综合考量。在此基础上,对新型桥墩的设计原理与方法进行了总结,对亟待研究的问题进行了梳理,研究结果可为其后续推广应用提供重要的参考资料。

关键词：桥梁工程 FRP-混凝土-钢双壁空心柱非线性结构分析组合结构纤维模型二阶效应