福州海峡奥体中心体育场卸载过程分析及监测北大核心CSCD

大跨度钢网壳屋盖结构在卸载过程中的受力状态与成型后的受力状态相比有很大变化。以福州海峡奥体中心体育场为例,建立体育场卸载过程模拟的有限元模型,分析了结构在卸载过程中的位移和应力变化趋势,并在监测过程中考虑温度对结构卸载过程的影响。结果表明,钢罩篷临时支撑卸载后,其主要杆件内力相对于卸载前的应力变化较大,但所有杆件的应力随卸载过程的进行变化都比较平缓,监测的应力-应变曲线在结构设计范围之内;悬挑端监测点均较卸载前产生向下的竖向位移,结构变形值和计算值吻合,说明采用有限元模拟结构卸载过程可行,所采取的结构卸载过程监测方法能够有效地反映结构的内力和位移变化。     

天津奥林匹克中心体育场钢结构屋盖施工数值模拟与监测

对天津奥林匹克中心体育场大型空间钢结构屋盖的主桁架吊装、结构安装过程以及采用不同卸载方式的支撑卸载过程进行数值模拟,并选择部分关键受力构件进行安装过程和卸载过程的应力监测以及结构施工完毕后的温度应力测试。结果表明,钢结构安装过程中构件应力很小,方案合理;根据数值模拟结果并结合现场施工条件确定的间隔跳跃等值同步卸载方式切实可行,支撑卸载过程中各支撑上作用力稳步均匀下降,钢结构内力增加平缓,结构逐渐趋于设计受力状态;日照导致结构杆件温度分布不均匀,部分杆件产生较大温度应力;均匀温度变化条件下结构产生的温度应力较小,且与计算值相符。     

西宁体育场空间管桁架结构温度响应健康监测及模拟分析北大核心CSCD

大跨空间钢屋盖结构在正常使用过程中活荷载多变、结构应力复杂,为准确评价结构在正常使用过程中的安全性需要对结构关键杆件的应力进行持续监测.本文以西宁体育场为例,对其在正常使用过程中的关键杆件应力进行了实时在线监测,得到了结构关键杆件应力随时间变化曲线,并通过有限元软件ANSYS模拟了温度荷载的变化对结构杆件应力的影响.研究结果表明:现场实测数据与模拟值数据吻合较好;关键杆件应力稳中有变;温度荷载对结构杆件应力影响大.     

杭州奥体网球中心钢结构施工过程应力监测与分析

对大型可开合屋盖钢结构进行施工全过程应力监测,可以把握结构的应力情况、保证施工过程的顺利进行.采用无线振弦式传感器监测杭州奥体网球中心钢结构主要杆件应力应变情况,并利用有限元软件MIDAS对结构进行施工模拟分析.通过现场实测值和有限元理论计算值的比较,发现在卸载阶段、安装过程、屋盖开合等情况下,监测结果均很好地反映了结构受力情况.此监测系统具有较高的准确度、较强的时效性和较好的稳定性,可用于结构安全监测和预警研究.     

于家堡交通枢纽站房网壳施工仿真分析与监测

采用ANSYS有限元分析软件对于家堡交通枢纽站房“贝壳”形空间网壳结构的施工过程进行数值模拟,按照实际施工步骤,利用单元生死技术分析了结构关键杆件的应力变化过程,对提升工序进行了详细分析;为确保施工过程的安全,针对该结构中同时受到较大的轴力、剪力、弯矩及扭矩作用的的箱形截面构件,制定了专门的监测方案,将数值模拟位移结果与实际监测数据进行对比;利用非线性弹簧单元模拟了该工程支座的受力特性,基于该工程双支座的受力特征,重点研究了施工过程中支座位移的变化趋势.研究表明:由于施工顺序及温度的影响,各支座产生不同程度的位移,应采取措施加以固定;提升施工中提升点附近应力较大,卸载后残余应力较小;模拟结果与实际监测结果吻合较好,证明该施工模拟方法切实可行,施工过程中结构关键杆件应力及位移在可控范围之内,施工方案可以很好地满足施工要求.     

整体顶升钢屋盖网壳结构卸载过程模拟分析

针对大跨度钢屋盖网壳结构杆系众多、受力复杂,采用整体顶升施工方法时主体结构下方必须设置临时支撑,结构成型后拆除支撑会使结构体系发生重大转变及杆件内力重分布的问题,以天水市体育中心体育馆钢屋盖结构为例,建立精细化有限元模型,对所有节点和杆件按照不同规格分类分别赋予实际质量。利用ANSYS中的生死单元法跟踪模拟顶升施工全过程,以结构完全成型且未拆撑时的状态作为卸载过程的初始状态。采用约束方程法对整体分级同步和分区分步2种卸载方式进行模拟,对比不同卸载方式下所有千斤顶的内力值及应力值较大杆件的应力随卸载步的变化趋势。结果表明:受力复杂的大跨度网壳结构需制定合理的卸载方案并进行模拟分析,确保结构卸载过程的安全; 卸载时支撑处的部分拉杆变为压杆,应引起足够重视; 此类刚性大跨度结构的杆件应力在分区分步卸载过程中对位移变化较敏感,所以要严格控制每一步的卸载位移量; 约束方程法能实现对主体结构和临时支撑脱离再接触过程的真实模拟,为类似工程提供了可靠的卸载分析方法。     

某大厦钢结构连廊施工过程仿真分析及监测

采用MIDAS/GEN对某大厦钢结构连廊施工过程进行了仿真模拟,分析了钢结构连廊在施工过程中各杆件的应力和变形分布。根据分析结果和施工方案,在钢结构连廊各关键杆件表面安装了应变和变形测点,以监控其施工过程中结构杆件位置的应力和变形的变化量。监测结果表明,本工程施工过程各杆件应力和变形实测值与理论值较为一致,施工过程钢结构连廊处于安全状态。     

大跨度空间钢管桁架屋盖的卸载过程模拟计算与控制

大跨度钢管桁架杆件施工过程中受力情况与成型后是不同的、必须考虑施工过程中结构体系的变化。以上海松江大学城游泳馆的钢结构屋盖为例、应用SAP200有限元分析施工过程中的卸载方案,结合现场实测的挠度和应变,提出了大跨度空间钢管桁架有限元分析时计算模型、卸载过程模拟计算的方法和卸载控制的要点。     

北京环球影城异形钢结构地铁车站监测分析

介绍了国内首座钢结构地铁车站环球影城站设计、施工和监测方案,研究一套集变形、应力应变于一体的全过程实时监测系统,并对监测成果进行详尽分析。监测结果表明,变形和应力应变主要发生在钢屋架合龙、临时支架拆除卸载、混凝土屋面浇筑、屋面绿植种植施工这些主要荷载增加或受力转换环节,与模拟结果基本一致。实时监测系统监测结果可较好地反映钢结构在体系转换全过程的变形和受力变化,为顺利施工提供技术保障。     

空间管桁架结构体育馆施工全过程模拟分析与健康监测

利用有限元软件ABAQUS中的生死单元法模拟空间管桁架结构施工过程的吊装阶段,把模拟得出的杆件应力与节点位移结果作为模拟施工过程卸载阶段的初始条件。利用支座位移法对卸载阶段进行模拟,同时对比了3种卸载方法,并将分级分步卸载方法的模拟数据与健康监测数据进行对比,验证了模拟方法的可行性。结果表明:以吊装阶段结果为初始条件的卸载过程模拟可以找出临时支撑上部在施工过程中受往复荷载的杆件,施工中应增强这部分杆件的加固措施;分级分步卸载可以防止结构杆件应力与节点位移变化过快,避免整体结构由此产生设计中未考虑到的动力响应;模拟结果与实际健康监测数据较为吻合,分级分步卸载为最佳的卸载方案,在实际工程中更为适用。     

加载卸载对人工冻结土强度与变形的影响

加载卸载两种应力路径下冻土应力 -应变曲线均呈双曲线型 ,但其变形过程明显不同。减载应力路径下的屈服强度明显小于增载应力路径下的 ,且随着围压的增大 ,其差异愈来愈大 ,但其破坏变形却基本无大的差异。冻土的屈服强度和破坏变形均随温度的降低而增加 ,但加载下的强度值和破坏变形明显大于减载下的 ,并随着温度的降低 ,这种差值愈来愈大。     

Analytical Model for Estimation of Maximum Normal Stress in Steel Beam‐Columns Based on Wireless Measurement of Average Strains from Vibrating Wire Strain Gages

In this article, an analytical model is developed for estimation of the maximum normal stress in a beam‐column member subjected simultaneously to an axial load and bending moments. The analytical model is derived by defining the relationship between the maximum strain and average strains measured wirelessly from vibrating wire strain gages. On the basis of the experimental tests on a two‐dimensional steel frame structure with beam‐column members, the performance of the estimation model is evaluated by comparing the maximum strains directly obtained from electrical strain gages and the estimated maximum strains from the model. Using the model, a practical monitoring of the maximum stress in steel beam‐columns is made possible by measuring three average strains at arbitrary locations.     

热损伤花岗岩三轴卸围压力学特性试验研究

利用岩石伺服试验系统,对经历25℃~900℃作用后的花岗岩试样进行三轴卸围压试验,研究高温后花岗岩在卸荷路径下的变形特性、参数特征及破坏形态。结果表明:经历300℃后的岩样围压卸荷量最少,最容易发生破坏。基于应变围压增量比,定量揭示了卸荷破坏是由强烈的径向变形和体积扩容所致。随着温度上升,各应变围压增量比均先增大后减小,在300℃时达到最大。卸荷过程中岩样的变形模量逐渐减小,25℃~900℃之间,减小33.20%~59.11%,且温度越高减小越多,与体积应变均呈二次多项式相关;泊松比逐渐增大,25℃~900℃之间,增大164.96%~274.03%,且温度越高增加越多,与体积应变均呈线性相关。高温后的岩样在单轴压缩下均呈轴向劈裂破坏,并存在多个贯通裂纹;在三轴压缩下为宏观单一的贯通剪切破坏形态;三轴卸围压下破坏形态则比较复杂,常温时为高角度的局部剪切破坏,随温度升高,岩样变为贯通剪切破坏,到900℃时又变为局部剪切破坏。     

大跨度钢结构屋面卸载过程分析

以盐城体育馆工程为背景,介绍了该工程大跨度钢结构屋面卸载方案,通过对杆件应力和结构变形进行监测,分析了卸载过程的安全性,并得出了一些有价值的结论,以供类似工程参考借鉴。     

Fatigue stress monitoring and analyses for steel box girder of Runyang Suspension Bridge

The monitoring of fatigue stress of steel bridge is a key issue of bridge health monitoring and safety assessment. This paper aims to find out the strain history features of the girder components of Runyang Suspension Bridge (RYSB) under vehicle and environmental loading during its first year of service based on the strain-history data recorded by structural health monitoring system installed in the bridge. The fatigue stress spectrums of steel box girders under normal traffic load, heavy trucks and typhoon loads were studied as well as the correlation between varying strain and temperature based on real-time monitoring of temperature histories. The results show that, monitoring on local strain in health monitoring systems of RYSB can effectively provide the information on fatigue stresses. The range of the equivalent fatigue stress on the monitoring location of the bridge is currently low, mainly due to varying traffic loading and temperature. There exists significant correlation between varying temperature and mean value of fatigue stress. Effect of the passing of heavy trucks on bridge fatigue is quite significant since the value of the cumulative fatigue damage generated by heavy trucks is 10 to 100 times larger than that by normal traffic. Therefore, the effect on fatigue cumulative damage due to heavy trucks or overloaded vehicles needs to be monitored and paid much attention to.     

围压与温度共同作用下盐岩的SHPB实验及数值分析

 在自主研制的可进行围压和温度共同加载的分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验装置TSCPT-SHPB基础上,对盐岩在5～25 MPa围压作用下的轴向动力性能以及盐岩在40 ℃～80 ℃,0.0～0.5 MPa围压下进行实验研究,分析围压和应变率对盐岩在围压作用下轴向抗压强度动力增长系数(DIF)的影响,以及温度和围压对盐岩动态力学性能的影响。结果表明：在动态作用下,围压对盐岩延性的提高有显著影响;盐岩属率敏感性和温度敏感性材料,其峰值强度随应变率的提高而提高,在低围压下的提高幅度比高围压下显著,并得到实验范围内盐岩材料动力增长系数(DIF)与围压和应变率关系的表达式;在高应变率(400 s－1)条件下,盐岩的动态峰值强度随温度的升高而降低,并依据实验数据,拟合得到峰值强度在各实验温度下随围压变化的计算公式。为考虑应变软化效应,对ABAQUS有限元软件中的Drucker-Prager模型进行改进,并基于单向动态围压下的实验数据拟合的计算参数,对盐岩TSCP-SHPB实验进行数值模拟,模拟结果与实验结果吻合较好。     

经历不同温升作用后CFRP筋受力性能的试验研究

为研究经历不同温升作用后碳纤维(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)筋材的静力性能,以筋材的处理温度为试验参数,完成9个试件的轴向拉伸试验;以筋材的处理温度和初张比为试验参数,完成15个试件的横向受力试验。结果表明：处理温度不超过100℃时,筋材的轴向拉伸、横向受力及与活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,简称RPC) 间黏结强度等性能的退化程度轻微。对于轴向拉伸试验,经历30℃和100℃温升作用的试件均发生筋材拉断破坏,处理温度100℃试件的抗拉强度、极限应变和弹性模量较30℃试件分别减小2.9%、1.0%和1.6%;经历200℃温升作用的轴向拉伸试件均发生滑移破坏,筋材与RPC界面间的平均黏结强度较常温条件下降低34.5%,弹性模量较30℃试件减小9.1%。对于横向受力试验,所有试件均发生折断破坏。初张比一定时,随着处理温度由30℃增至200℃,CFRP筋的极限索力、最大索力增量及横向破断力均逐渐降低,但横向极限位移变化较小;处理温度相同时,随着初张比由0增至0.34,CFRP筋的最大索力增量、横向破断力及横向极限位移均逐渐减小,但破坏时的极限索力则逐渐增大。提出经历不同温升作用后CFRP筋横向极限位移、极限索力及横向极限荷载的计算公式,并以试验结果验证其适用性。     

Mechanical behaviour of medium-grained sandstones exposed to differential cyclic loading with distinct loading and unloading rates

This work aims to investigate the mechanical behaviour of medium-grained sandstones under cyclic loading with different loading/unloading rates. This type of cyclic loading is called differential cyclic loading (DCL) and is considered for testing rock behaviour. In the experiments, constant amplitude and multi-level cyclic loadings were performed. Three loading modes were designed to consider different relationships between loading and unloading rates. Axial strain evolution and energy dissipation were analysed for different loading/unloading rates and maximum cyclic load level. The correlations between P-wave velocities and strengths of rocks deduced from this research are compared with existing published data. The relationships between final strength and axial strain at failure under different loading patterns were also discussed and a rough assessment of the remaining fatigue life is introduced using the predicted value by fitting the axial peak strain.     

黑龙江呼兰河大桥的光纤光栅智能监测技术

对光纤光栅波长变化与应变的关系进行了理论分析,并通过材料试验和等强度梁试验加以验证;研究了光纤光栅的布设工艺,并在黑龙江省呼兰河大桥预应力箱形梁的施工过程中成功地布设了12个光纤光栅应变传感器与3个温度传感器;布设的传感器监测了预应力箱形梁张拉过程的钢筋应变历程,以及箱形梁静载试验的钢筋应变增量与分布;大桥建成后,利用布设的光纤光栅应变和温度传感器对呼兰河大桥进行了阶段性运营监测,监测了车辆荷载下的应变历程和大桥温度变化过程。监测结果表明埋入的光纤光栅可以方便地监测汽车的流量及其可能的疲劳损伤,为桥梁结构的健康诊断提供依据。一年多的考验表明,光纤光栅的稳定性与耐久性满足钢筋混凝土桥梁结构长期健康监测的要求,性能明显优于传统的电阻应变片。