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    结构分析
  • 结构分析
    王贤林, 李怀峰, 刘玉擎
    2023, 39(1): 1-7.
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    为改善装配式桥梁预制桥面系连接性能,提升施工效率,提出一种新型齿槽-U筋湿接缝构造。通过非线性有限元模型,从混凝土应变、结合面接触应力、U筋应力等方面分析了其受力机理,并对抗弯性能影响因素开展了参数化研究。结果表明:新型湿接缝弯曲破坏过程中,依次发生预制板齿槽根部混凝土开裂、结合面渐进损伤脱黏、U筋受拉屈服,最终因顶部混凝土压溃导致结构失效。模型存在明显的弹性段、弹塑性段和屈服段。所提出的湿接缝构造U筋传力可靠,极限荷载时已发生屈服。有齿槽模型开裂荷载较无齿槽模型提高30.1%。湿接缝模型抗弯承载力受U筋直径、桥面板厚度影响较大。湿接缝长度对裂后刚度与延性存在影响。
  • 结构分析
    吴水根, 张海鹏, 潘钻峰, 顾征宇
    2023, 39(1): 8-14.
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    近年来,随着国家大力推动建筑工业化的发展,预制装配式剪力墙结构得到了广泛的应用。为了减少现场施工过程中的湿作业,在保证预制混凝土剪力墙接缝连接质量可控的基础上,提出了一种新型螺栓连接预制装配式混凝土剪力墙。在剪力墙构件受力核心区域(边缘构件)处的连接设计上采用“等强度替换”原则,即边缘构件处连接螺栓抗拉强度大于对应连接钢筋的抗拉强度。随后,结合国家相关现行规范,对螺栓连接预制装配式混凝土剪力墙承载力进行了计算,并与有限元模拟结果进行了对比验证。结果表明:正截面承载力计算值与有限元模拟结果基本吻合;通过对比剪力墙斜截面抗剪承载力计算值与有限元模拟值发现,对小剪跨比的剪力墙来说,其最大水平推力模拟值大于其抗剪承载力,剪力墙的破坏模式为剪切破坏,并与混凝土损伤云图进行了对比验证;水平接缝处抗剪承载力的计算结果表明螺栓连接剪力墙结合面在水平方向具有很大的安全储备,构件在加载过程中不会出现水平方向的相对剪切滑移。
  • 结构分析
    徐迟, 李杰
    2023, 39(1): 15-19.
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    对冷弯薄壁型钢轴压构件整体稳定承载力的统计特征进行了量化描述,选择屈服强度和偏心距为基本随机变量,确定其数字特征和概率分布;基于Perry公式研究了随机性的传递过程,给出了稳定承载力的数字特征与概率分布规律。理论分析结果与试验结果进行对比,结果表明采用随机性的传播方法可以预测整体稳定承载力的统计特征。
  • 结构分析
    高亮, 王朋, 张良, 于婧
    2023, 39(1): 20-29.
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    针对已有水平荷载作用下板柱结构等代梁宽度系数的研究进行总结,对比分析了已有研究成果存在的优缺点。通过对板柱结构在弹性阶段水平荷载作用下的等代梁宽度系数进行理论分析,采用ABAQUS有限元软件进行模拟分析,针对水平荷载作用下板柱结构等代梁宽度系数进行了修正;基于对板柱结构在弹塑性阶段下等代梁宽度系数的探讨,修正了已有研究所提出的板开裂弯矩中的截面抵抗矩塑性系数。
  • 结构分析
    袁越, 陶修, 谭继可, 赵轩, 陈春君, 聂影, 王宇航
    2023, 39(1): 30-38.
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    为研究楼板与钢梁的组合效应对钢结构厂房刚度性能的影响,通过YJK软件参考实际项目图纸进行参数化建模,建立不考虑楼板组合效应的模型和按规范考虑楼板组合效应的模型。分析了考虑楼板组合效应对钢结构厂房模态和地震动力响应的影响,并在刚性楼板和组合梁的模型中研究不同板厚对组合效应发挥的影响。研究表明,我国规范考虑楼板作用的刚度放大系数偏小,不适用于钢结构工业厂房结构;楼板的组合效应可提高结构刚度,减少结构层间位移,提高结构抗震能力;随着板厚增大,组合效应发挥的作用相对减小,在板厚较小的时候考虑组合效应有更好的经济效益。
  • 结构分析
    刘荣, 孙醒阳, 叶恒达
    2023, 39(1): 39-45.
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    针对15 MW级大功率海上风力发电设施,提出双层钢壳内填充混凝土的组合风电塔柱结构。为明确该组合塔柱设计方案的合理性,通过实体-板壳有限元分析和理论计算,对比组合塔柱及钢塔柱的受力性能。研究结果显示,相比于以往大直径钢塔柱,依据横截面抗弯能力等效而设计的组合塔柱可使塔柱外径降低约15%,最大钢塔壁厚度降低约50%。组合塔柱填充混凝土为钢塔壁提供侧向约束而避免钢塔柱局部屈曲,使得组合塔柱不利节段的抗压承载力提高32%~45%。组合塔柱提高截面抗弯模量而使钢塔壁最大活载弯曲应力减小约13%,有利于减小该风电塔柱的风载疲劳效应。双层钢壳与混凝土组合塔柱可改善独柱式风电塔柱的受力性能,降低加工及吊装难度,节约钢材用量,可供大功率风电塔柱设计参考。
  • 结构分析
    杨昌群
    2023, 39(1): 46-55.
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    电力钢绞线是电能输送的载体,电塔上的悬垂线夹是提拉电力钢绞线的关键部件。悬垂线夹结构具有半封闭特点,导致线夹内的钢绞线在受到风载、雨水侵蚀或雷击等外部作用后,更易产生较为隐蔽的缺陷。为有效检测线夹段架空线缆的状态,根据线缆的常见缺陷特征及导波特性,提出了一种基于ASTFA和信号时频熵的损伤识别方法。首先,对GJ100型钢绞线中的导波传播特性进行分析;其次,引入自适应最稀疏时频分析算法和时频熵构建损伤评估指标,并对有限元仿真信号进行指标计算,初步验证该指标的有效性;最后,实验室及现场的实验证明了该方法具有可行性。结果表明:(1)低频低阶纵向导波更适用于钢绞线检测,本文选取64 kHz的L(0,1)模态;(2)随着损伤程度的增加,损伤评估指标的值上升,且导波频率对指标值的影响有限;(3)根据实验划分了损伤程度评价范围,现场试验证明该指标较为可靠。
  • 结构分析
    诸锜, 段元锋, 章红梅
    2023, 39(1): 56-60.
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    结构损伤检测是建筑、机械等工程领域中的一大热点,通过振动信号对结构进行整体评估,了解结构当前的状态,并基于此为结构的运营维护提供参考依据,具有重要工程意义。递归图具有能反映结构内部特性的特点,递归图定量分析方法常用于分析结构的信号递归图,本文使用五层钢框架模型实验探讨了利用该方法进行结构损伤识别的可行性。
  • 抗震与抗风
  • 抗震与抗风
    邓又民, 付俊杰, 伍云天, 何飞
    2023, 39(1): 61-70.
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    耦联比是反映联肢剪力墙墙肢与连梁的耦合作用程度的重要参数。然而,耦联比与结构体系的非线性特征高度相关,导致在结构初步设计阶段难以确定。因此,有必要引入在初步设计阶段即可方便确定的其他参数。本研究采用连梁跨高比和墙肢高宽比来代替耦联比,设计了9个联肢剪力墙原型结构,利用增量动力分析方法,研究了连梁跨高比和墙肢高宽比对钢筋混凝土联肢剪力墙地震易损性特征和极限承载力的影响。采用双因子二次响应面法进一步揭示了连梁跨高比和墙肢高宽比的组合对联肢剪力墙整体性能的影响,得到响应变量的最优值,并利用曲线拟合找出连梁跨高比和墙肢高宽比最优关系。结果表明,连梁跨高比和墙肢高宽比可以有效地作为耦联比的补充,在初步设计阶段作为衡量钢筋混凝土联肢剪力墙的整体抗震性能的参数。
  • 抗震与抗风
    刘强, 李培振
    2023, 39(1): 71-78.
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    缩尺是解决静力与动力试验中条件与成本限制的常用方法之一,缩尺相似设计方法是再现足尺结构特性的关键环节,而黏滞阻尼器的缩尺相似设计方法对缩尺消能结构试验的精度具有重要影响。黏滞阻尼器在缩尺后阻尼指数很难保持一致,所以需要对缩尺后的黏滞阻尼器进行缩尺等效。从黏滞阻尼器理论分析入手讨论了黏滞阻尼器的恢复力模型与滞回耗能特性,并分析了阻尼指数对于滞回耗能影响。分别以线性与非线性黏滞阻尼器为足尺构件,分别研究了力位移等效法、能量位移等效法与力能量等效法缩尺模拟精度,以及阻尼指数对缩尺模拟精度进行分析。结果表明,线性黏滞阻尼器三种方法均一致,非线性黏滞阻尼器采用能量位移等效法得到的滞回曲线与缩尺目标最接近。足尺阻尼指数越大得到的滞回曲线与缩尺目标越接近,缩尺阻尼指数与足尺越接近滞回曲线与缩尺目标越接近。
  • 抗震与抗风
    方郓龙, 郁有升
    2023, 39(1): 79-90.
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    为研究“互”形节点钢框架的抗震性能,设计了三种不同节点形式的一榀两层单跨钢框架,分别为无悬臂梁段普通标准连接节点钢框架OSF、带悬臂梁段普通栓焊混合连接节点钢框架OHF和“互”形节点钢框架HXF,利用有限元软件ABAQUS对三种节点形式的钢框架进行了拟静力加载分析。同时,为分析P-Δ效应对“互”形节点钢框架抗震性能的影响,对5种不同荷载工况下的“互”形节点钢框架模型进行了有限元模拟。有限元分析结果表明:与其他节点形式钢框架相比,“互”形节点钢框架滞回曲线更加饱满,滞回环的面积更大,延性更好,刚度退化更慢,耗能能力更强。受P-Δ效应影响,柱顶竖向荷载越大,“互”形节点钢框架的极限承载力和耗能能力下降越显著。在施加柱顶荷载时,柱顶集中力作用工况下的“互”形节点钢框架受P-Δ效应影响更加显著,更符合真实的工况环境;梁上荷载对“互”形节点钢框架的极限承载力和延性影响较大,在设计时不应忽略。
  • 抗震与抗风
    李占鸿, 李元齐, 杭笑洋, 白雪
    2023, 39(1): 91-98.
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    上海滴水湖皇冠假日酒店球形大堂区采用单层球面网壳结构,为了解单层网壳在强震作用下的地震响应,本文应用Xue-Wierzbicki钢材损伤准则并考虑初始缺陷,建立全跨活荷载及半跨活荷载的单层网壳有限元模型,分析多组三维地震动下多个模型的响应,研究单层球面网壳在不同峰值地震动作用下的损伤发展程度及破坏模式,得到如下结论:罕遇地震作用下,网壳各杆件均处于弹性状态,结构抗震性能满足要求;当地震波峰值加速度较大时,网壳出现整体破坏情况,且不同地震波作用下破坏模式不同;当网壳杆件应力处于弹性或者强化段时,活荷载加载方式不同对其地震响应的影响可以忽略,当网壳部分杆件进入软化段、产生了不可恢复的塑性变形时,不同活荷载加载方式下顶部中心点竖向位移产生明显差异。
  • 抗震与抗风
    刘亮, 杨风利, 王章轩, 邵帅, 朱姣, 沈文韬
    2023, 39(1): 99-106.
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    大跨越输电塔是风敏感结构,位移风振系数对跨越塔选型优化具有重要意义。以典型500 kV大跨越输电塔为研究对象,分别在ANSYS中建立了单塔和塔线体系有限元模型,通过模态分析得到了跨越塔前3阶自振频率,按照随机振动理论计算了跨越塔整体位移风振系数,跨越塔位移风振系数与高度无关。通过非线性风振响应时程分析,得到了跨越塔典型风压分段代表节点的位移时程曲线,基于有限元计算结果计算了跨越塔各风压分段的位移风振系数及整塔加权值,位移风振系数时域计算值沿高度变化不大。跨越塔位移风振系数频域计算值为1.54,比按照塔线耦合模型在时域计算的位移风振系数整塔加权值低12.9%。
  • 试验研究
  • 试验研究
    李歆, 赵斌, 徐奇, 何巍, 彭胜利
    2023, 39(1): 107-115.
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    摩擦摆隔震支座具有广泛应用前景。孟加拉国帕德玛桥梁工程为“一带一路”重要交通工程,采用了摩擦摆隔震支座,以保障桥梁安全。本文首先介绍了试验采用的大吨位多功能试验机及其主要技术参数,其次采用欧洲EN 15129:2009标准规定对帕德玛大桥采用的两种摩擦摆隔震支座进行了型式试验和性能评估分析。结果表明:摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,耗能效果良好,具有稳定的力学性能及较好的隔震性能,满足设计要求。试验结果为该隔震支座的实际工程应用提供了试验验证,确保了该工程的抗震安全性。
  • 试验研究
    赖鹏邦, 李佶宏, 胡方鑫, 侯爽
    2023, 39(1): 116-122.
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    预制装配式结构可提高施工效率以及结构抗震与耐久性能。目前,国内地铁车站中开始使用预制装配结构。支吊架的预埋套筒连接可避免后锚固易损伤混凝土、锚固质量不易控制等问题,其容错设计是该技术应用的关键。为此,首先提出了一种与预埋套筒及下部竖向支吊架构件连接的双向容错支座的结构形式,该支座包括与预埋套筒连接的n形板及与下部竖向构件连接的顶座,通过在n形板顶板分别设置两个方向长孔实现双向容错;其次,提出了该支座的有限元建模方法,分析了设计荷载下支座的应力分布及变形性能,研究了该支座的安全储备及套筒预埋误差对其变形性能影响;最后,通过试验分别研究了支座三个方向的承载能力和变形性能。研究表明,提出的预制装配地铁车站支吊架竖向连接双向容错支座满足其设计荷载下的应力及变形需求,且具有较好的安全储备。
  • 试验研究
    李祖玮, 潘文, 蒋文龙
    2023, 39(1): 123-131.
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    为研究一种H型钢梁柱新型全栓接节点的性能,制作了4个不同构造方式的新型和传统全栓接节点进行对比试验,并建立有限元分析模型与试验结果进行对比。试验和有限元分析主要研究节点的半刚性特性、M-θ骨架曲线、滞回曲线、破坏模式和应力分布情况。结果表明:有限元分析结果与试验值吻合度较高,新型全栓接节点强轴方向的性能和破坏模式与传统栓接节点基本一致,均为梁端部出现塑性铰,避免节点及柱子出现严重损伤;其弱轴方向的性能和破坏模式与传统栓接节点差异较大,具有更好的承载能力、滞回性能及延性,节点及柱子的损伤较小。
  • 试验研究
    李碧卿, 姜涛, 徐文平, 李今保, 陈凯
    2023, 39(1): 132-140.
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    针对钢筋混凝土原梁,采用粘贴碳纤维板-外包角钢-体外预应力钢绞线三种加固技术,形成联合加固梁。本文制作了六根试验梁,进行荷载试验研究,研究联合加固梁的工作机理,进行裂缝发展和破坏极限状态的分析研究。研究表明:粘贴碳纤维板-外包角钢-体外预应力三种加固技术协同工作,外包角钢的弯曲反弹恢复力和预应力钢绞线的竖向分力对碳纤维板提供了压力,可在碳纤维板面与钢筋混凝土原梁底面两者界面层产生摩擦力,摩擦力可以避免碳纤维板材的粘结滑移破坏,联合加固梁可以大幅度提高原梁结构的开裂荷载、结构刚度和极限承载力,联合加固梁临近破坏时,三种加固材料的强度可得到充分发挥,加固效果优良。
  • 试验研究
    康福军, 郭峰, 王俊, 李加武
    2023, 39(1): 141-147.
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    为了研究风嘴对流线形钢箱梁涡振性能的影响,以顺德斜拉桥为工程背景,通过节段模型测振风洞试验研究流线形钢箱梁涡振性能,研究发现:原设计断面在成桥状态出现超过规范限值的竖弯涡振和扭转涡振;为提高风洞模型试验效率,首先采用CFD的方法分析了62°、50°和40°风嘴对断面流场特性的影响,结果表明小角度风嘴可以进一步强化断面流线形、降低迎风侧的负压力并改变断面漩涡的规模和位置。随后通过主梁节段模型风洞试验验证了40°风嘴的气动优化措施能较好地消减涡振,该研究可为流线形钢箱梁涡振性能研究提供参考。
  • 地基基础
  • 地基基础
    周锦强, 王海林, 杨雄, 毛明山, 王海超
    2023, 39(1): 148-154.
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    为解决盾构穿越自稳能力差地层桥桩沉降控制困难的问题,依托盐田路站—北山道站区间穿越双拥公园人行天桥的工程实例,结合数值分析与现场沉降监测,分析了盾构下穿人行天桥桩基沉降变形特征,提出了针对性的施工控制技术。研究结果表明:盾构开挖面距桥桩-10~10 m (-1.5D~1.5D)掘进期间,对下穿桥桩影响最大,7号桥桩沉降3.10 mm,占桥桩最大累计沉降量的83%,8号桥桩沉降3.90 mm,占桥桩最大累计沉降量的77%。盾构开挖面距桥桩-6~6 m (-1.0D~1.0D)掘进期间,对侧穿桥桩影响最大,9号桥桩沉降1.82 mm,占桥桩最大累计沉降量的58%。提出的地表注浆联合洞内注浆加固和盾构控制掘进的方式确保了人行天桥整体结构的安全与稳定性,可为今后类似工程提供借鉴与参考。
  • 地基基础
    王欲秋, 杜鹏
    2023, 39(1): 155-160.
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    地下车库采用桩基抗浮时,其受压工况的计算一直不太明确。结合工程实例,分别在单层和两层抗浮车库中,采用柱墩筏板+抗拔桩(减沉桩)的基础形式,桩基数量以抗浮工况确定,受压工况下采用减沉疏桩复合桩基的设计方式,实现以最少的桩基数量满足抗浮又能合理发挥天然土层承载力的目的,达到安全、经济、受力合理的目的。该方法是一种较为简化的设计方法,但其理论依据清晰,安全度可以满足要求。
  • 工程施工
  • 工程施工
    刘喜东
    2023, 39(1): 161-168.
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    为了估计宁波轨道交通5号线同德路站-石碶站上穿既有2号线鄞州大道站-石碶站对既有隧道变形性状的影响,采用数值模拟结合现场监测数据的方法,分析了上穿施工时既有隧道沉降与水平收敛的变化特征。结果表明:5号线下行线开挖对既有2号线隧道产生的隆起明显大于5号线上行线开挖造成的隆起;5号线双线贯通时,隆起值的峰值处于两个交叉点连成的直线范围内,此时2号线隧道沉降值呈“几”形分布;5号线上穿隧道的开挖对既有2号线隧道的水平收敛影响微小;既有隧道2号线水平收敛主要受上穿隧道5号线上行线隧道即先开挖一侧隧道所影响;上穿隧道先开挖一侧施工过程中,既有隧道隆起速度最大、交叉处隆起较快;随着上穿隧道的开挖,交叉处既有隧道水平收敛方向以向内为主、收敛量逐渐增大、收敛速度在上穿隧道即将贯通时最大。
  • 设计方法与研究
  • 设计方法与研究
    李瑞, 李震, 杨靖庭, 刘连文, 范金鹏
    2023, 39(1): 169-175.
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    为进一步优化管道钢结构支架,提高管道支架的稳定性,基于渐进结构优化算法、双向渐进结构优化算法以及遗传算法提出了双向进化遗传算法,实现管道钢结构支架优化设计。以待优化的管道钢结构支架初始结构为出发点,以支架单元的应变能灵敏度分析为基础,利用遗传算法完成算法的双向进化。通过有限元分析软件ANSYS内的参数化编程语言APDL完成算法编程并模块化算法程序,为得到合理、经济的管道钢结构支架优化设计准则,对其展开拓扑优化设计,按照支架的优化结果与加工工艺提出管道钢结构支架的改进策略,减少支架质量的同时分析验证优化后的支架结构。验证结果表明,优化设计后的管道钢结构支架,其应力、变形量以及模态等均符合使用需求。
  • 设计方法与研究
    刘春年, 王能林
    2023, 39(1): 176-183.
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    案例中项目是我国首例装配整体式混凝土框架-预制核心筒结构,项目为AAA级装配式建筑,也是三星级绿色建筑。通过前期策划装配式结构体系选型、装配式方案,结合设计、生产、运输和吊装条件,对装配式围护墙、装配式楼盖、预制核心筒和预制混凝土柱的结构设计和拆分进行策划。阐述各策划逻辑,探索预制核心筒技术的应用,为类似装配式办公建筑项目的策划、结构设计和拆分的实施提供参考,为项目的高效顺利施工创造条件,并为此类项目的标准化设计工作进行铺垫,同时促进我国新型建筑工业化中混凝土装配式技术全面发展。
  • 设计方法与研究
    马泽峰, 方林, 李承铭
    2023, 39(1): 184-190.
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    提出可广泛适用于既有住宅加装电梯工程的装配式钢筋混凝土加装电梯结构,既适用于半层入户形式的装配式钢筋混凝土剪力墙-悬挑梁结构,又适用于平层入户的装配式钢筋混凝土异形柱框架-剪力墙结构。具体介绍了此结构的标准化预制形式及安装方式。通过对结构模型整体指标分析、底层坐浆拼接处正截面性能化设计、剪力墙水平坐浆缝抗剪强度验算等,详细论述了结构的刚度及承载能力,并指出结构应用的关键技术点,提出标准设计流程。
  • 文献综述
  • 文献综述
    熊海贝, 龙有为, 陈琳, 丁叶蔚
    2023, 39(1): 191-201.
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    木结构无损检测技术对于我国古木建筑预防性保护和现代木结构的智能运维有着重要作用。以检测方法的基本原理为分类标准,介绍了各种无损检测方法的原理和在木结构检测中的适用范围、应用情况、研究现状和现存问题,涉及的检测方法包括常用的目视法、应力波法、微钻阻抗法和前沿探索性方法,如计算机视觉法、压电传感法、电磁波法等,最后探讨了木结构无损检测的发展趋势。