大跨钢结构基础预应力施工过程桩土作用影响分析

以某遗址保护建筑城楼为工程背景,研究桩土相互作用对大跨钢结构基础预应力施工过程的影响。建立精细化有限元模型并采用三种方法模拟桩土相互作用,并结合现场实测数据对比分析基础预应力施工过程中各模拟方法对大跨钢结构力学性能的影响。结果表明,三种模型边界条件的模拟均考虑了基础预应力张拉过程中承台内外土体抗力的影响,三种模拟方法一定程度上能反映斜柱支撑系统构件内力及桩顶位移变化规律;考虑堆载的桩简化模型和m法模型与实际结果相对较为接近。     

洛阳隋唐城应天门遗址保护建筑基础拉杆设计

隋唐城应天门遗址保护建筑采用桩基础,桩顶设置承台支撑上部斜柱框架.在不能开挖遗址的情况下,采用暗挖顶管工艺施工基础预应力拉杆,平衡基础间水平推力.先后介绍了预应力拉杆的组成、预应力张拉次数、预应力张拉比例和顺序、桩顶水平位移控制目标等设计原则,以及预应力拉杆的施工方案及施工控制方法,并根据施工监测结果及施工模拟结果对施工方案进行了调整.结果表明:施工过程中桩顶水平位移均满足既定目标,且变化趋势与施工模拟结果吻合.     

桩顶水平支撑刚度对斜柱支撑系统施工影响分析

为了研究桩顶水平支撑刚度对大跨钢结构斜柱支撑系统在整个施工过程中的影响,保证洛阳应天门遗址东朵楼结构施工安全,采用Midas Gen软件建立了东朵楼三维有限元模型,考虑了土压力、自重、施工荷载等,按设计施工顺序面向施工全过程进行仿真分析,研究了施工过程中的斜柱支撑系统应力及变形的变化规律。基于现场基桩水平载荷试验结果,根据反演分析方法,综合考虑数值仿真模拟结果,桩顶水平刚度建议取30 kN/mm;桩顶水平支撑刚度对斜柱支撑系统的影响虽小但不容忽略,建议优化斜柱支撑系统与实体承台连接方式或者细化分析桩土相互作用。     

凯威特型索穹顶结构多种张拉成形方案模型试验研究

张拉成形技术属于索穹顶结构的关键技术。为分析比较各种张拉成形方案的施工可行性和方便性,同时深入理解预应力生成机理,对一凯威特型索穹顶结构模型进行了逐步张拉外圈斜索成形、一次性张拉外圈斜索成形及由外及里逐步调节压杆到原长成形等三种成形方案的张拉成形试验,跟踪了张拉成形全过程。试验研究表明：三种张拉成形方案都是可行有效的,其中一次性张拉外圈斜索成形方案施工较为方便;逐步调节压杆长度到原长成形方案精度相对较高;控制构件原长的张拉成形控制技术不仅适用于单整体自应力模态体系,也适用于多整体自应力模态体系;体系预应力伴随着构件的逐步张拉到位而逐步生成。     

基于ABAQUS软件的斜桩式拱座工作性状研究

为研究大断面斜桩式拱座的工作特性,采用大型有限元软件ABAQUS建立3D弹塑性有限元模型,分析弹性模量、截面形式及地质条件对拱座基础的受力影响。分析表明:基础混凝土材料弹性模量增大,其轴力、弯矩、桩顶最大拉应力相应增大,但桩顶轴向和径向位移减小;不同截面形式对桩身应力分布、桩顶位移影响较大;不同地质条件下拱座基础应力和轴力相差不大,桩身弯矩变化较大,位移变化较小。研究结果可为类似桥梁拱座基础设计提供参考依据。     

超高层建筑施工全过程竖向变形效应研究

依据欧洲规范EC2关于混凝土弹性模型、收缩、徐变随时间变化规定,考虑施工顺序加载、竖向构件压应力差异、伸臂桁架后连接、下料长度调整等因素,结合某超高层建筑结构,实现了施工全过程模拟,获得各施工阶段外框架柱和核心筒剪力墙的竖向变形量及差异,对施工过程中关键构件的承载力进行验算,同时比较了后连接方案对水平伸臂桁架内力的影响。分析结果表明:在超高层设计时必须考虑混凝土收缩徐变等非荷载作用下的变形,竖向构件应考虑竖向变形而产生的压缩量进行预调整,采用后连接的施工措施可以减小水平伸臂桁架的内力。     

大开口车辐式索承网格结构预应力施工技术研究

针对适用于体育场类建筑的大开口索承网格预应力空间结构体系,对此结构体系进行了施工分析,研究表明:此类结构体系的上弦钢结构为近似瞬变结构,索杆体系对其整体结构的刚度形成具有显著效应;且张拉施工的不同批次拉索间索力相互影响不容忽视,其结构性能与封闭式弦支穹顶结构差异较大。采用参数化有限元法,针对各张拉级数和张拉批数的张拉方案、各外立面钢结构卸载时机的施工方案、各斜撑安装时机的施工方案,分别进行了施工全过程仿真分析,研究了结构的整体位移、撑杆摆动、拉索索力、杆件应力以及临时支架反力等的影响;并综合考虑施工工艺可行性、经济性,得出此结构体系最佳的张拉方案为三批四级张拉方案、最佳的外立面卸载时机为外立面安装完成后、最佳的斜撑安装时机为预应力张拉完成后。并采用随机误差分析法,选取环索长度以及径向索索力作为控制目标进行耦合分析,确定了各控制项目的允许限值,并明确此结构预应力施工需进行力和位移双控。     

考虑钢护筒效应的混合桩水平承载性能分析

深水桥梁基础施工时的钢护筒,在钻孔灌注桩施工完毕后保留,桩体实际上形成了"上大下小"的变截面混合桩.采用非线性的NL法比较了苏通大桥的钻孔灌注桩在考虑钢护筒效应和忽略钢护筒效应这两种工况下基桩位移和内力分布,结果表明考虑钢护筒效应可减少桩顶位移约50%,在准确计算水平荷载下的变形时不能忽略;制作并进行了8个构件的模型试...     

施工初应力作用下内配十字形型钢的圆钢管混凝土 轴压短柱力学性能分析

利用ABAQUS有限元软件分别建立考虑外钢管施工初应力和同时考虑钢管与型钢施工初应力的内配十字形型钢圆钢管混凝土轴压短柱数值模型,并对建模方法进行验证。计算施工初应力存在时内配型钢钢管混凝土轴压短柱的荷载-位移全过程曲线及其各部件的承载力分配曲线,并分析混凝土与钢管、混凝土与型钢的接触应力及应力发展状态。最后对初应力系数、构件长细比、钢管和型钢的含钢率、钢管和型钢的屈服强度以及混凝土的抗压强度等因素进行了参数分析。结果表明:考虑外钢管施工初应力对内配型钢钢管混凝土轴压构件力学性能的影响规律与其对钢管混凝土轴压构件力学性能的影响规律基本一致; 外钢管和型钢施工初应力的同时存在使混凝土与钢管、型钢的相互作用时间延迟,减弱钢管对混凝土的套箍作用和混凝土对型钢的局部约束,使组合构件提前进入弹塑性阶段并扩大此阶段的范围,导致组合柱极限承载力随着初应力值的增大逐渐减小; 构件长细比对轴压短柱的承载力影响系数有显著影响。     

基于桩周土体位移的锚拉抗滑桩计算方法研究

传统锚拉抗滑桩计算模型不能科学的考虑锚索对于桩–土相互作用的影响,往往导致锚索拉力和桩身内力计算的不合理。将抗滑桩全桩视为弹性地基梁,分两阶段建立基于桩周土体位移的桩–土相互作用力学控制方程组。应用桩顶初参数法推导桩身力学响应数学解析表达式,并编制Matlab计算程序对桩身内力和位移进行计算。与一组模型实验数据进行对比表明:位移法计算模型及其解析解法具有可行性。将该模型应用于一个工程实例分析表明:计算模型可以考虑张拉阶段桩后岩土体的作用,可以考虑桩–土–锚索的相互作用。     

某双索面斜张拉钢-混凝土组合梁桥支座更换关键技术

某斜张拉钢-混凝土组合梁桥,在运行过程中出现了橡胶支座磨损、滑板脱空和钢构件腐蚀等支座病害,需进行支座更换和维护。针对上述情况,本文首先建立了全桥有限元模型,通过顶升工况下计算分析,确定了各支座处顶升力和控制顶升位移;其次,制定了专门的施工监控方案,对应力、位移和斜拉索力进行监控;然后,采用了转角大、耐摩性强的新型球形钢支座替代原盆式橡胶支座;最后在施工过程中,采用了PLC多点同步顶升设备,并进行摩擦副设计以减少施工过程中对原桥梁的影响。     

泰州体育公园体育场钢结构屋盖施工模拟分析

索承网格结构施工复杂，预应力索的张拉与结构相互影响，施工过程中结构变形与应力变化大，且结构体系不断发生转变，施工难度很大。文章以泰州市体育公园体育场为例，建立有限元累加模型，且考虑几何非线性因素，对索的预应力施加过程进行了详细动态分析，全面研究了施工全过程索及钢结构的力学响应，并对张拉工装及耳板等关键节点进行了有限元精细化模拟。结果表明，预应力索张拉及胎架拆除对结构影响较大，其应力及位移变化幅值均超过80%。提升工装及耳板等关键构件受力不均匀，应通过构造措施保证其强度和稳定性。基于施工仿真分析，可对钢屋盖施工方案进行优化，保证安全施工。     

航天科技广场超长型钢混凝土斜柱设计

结合实际工程探讨超长型钢混凝土斜柱的设计方法,包括斜柱对结构整体性能的影响、构件计算长度、截面内力放大系数、构件承载力、构件设计策略以及节点设计。底层局部斜柱方案对结构整体性能影响很小;设计中应考虑斜柱在竖向荷载作用下产生的附加弯矩;杆单元模型忽略了斜柱节点偏心的不利因素,应采用不同计算模型,采用壳单元考虑杆件的尺寸效应;与斜柱顶端和底端相连的梁会产生较大的轴力,设计可偏安全考虑采用型钢承担斜柱轴力产生的所有水平分量。分析结论及方法可供类似工程参考。     

混凝土连续刚构桥主梁在温度梯度下结构效应研究

为研究温度梯度对混凝土连续刚构桥主梁应力和变形的影响,文章以某一跨径为(90+150+90)m的混凝土连续刚构桥为工程背景,通过建立该桥有限元模型,采用对比分析法,分别研究了只考虑竖向温度梯度与同时考虑竖向及横向的组合温度梯度在施工各关键阶段及运营阶段对刚构桥主梁的应力及变形的影响规律。研究结果表明:竖向温度梯度作用会使主梁截面应力及纵桥向与竖桥向位移发生显著变化;横向温度梯度作用主要对箱梁截面起受压作用,并且主要对主梁横向位移产生贡献;温度梯度作用在施工阶段对主梁造成的影响不亚于在成桥阶段对主梁的影响并且影响甚至会更大,在设计和施工阶段要合理考虑竖向及横向温度梯度作用。     

内配型钢矩形钢管混凝土轴压短柱生命周期内的力学性能

为了研究内配型钢矩形钢管混凝土轴压短柱在生命周期内的受力机理,利用有限元软件ABAQUS建立该类短柱的计算模型,并与已有的相关试验结果进行对比。模型中将钢管初应力和长期荷载作为生命周期内的主要因素进行考虑,分析了内配型钢矩形钢管混凝土轴压短柱生命周期内的荷载-变形全过程曲线、跨中截面各部件纵向应力分布和钢材与混凝土之间的相互作用力; 考察了初应力系数、长期荷载比和含钢率对构件承载力和变形的影响规律。结果表明:考虑钢管初应力和长期荷载作用的内配型钢矩形钢管混凝土轴压短柱极限承载力与一次加载情况下相比变化不明显,但极限承载力对应的纵向应变增长84.2%; 在长期持荷阶段,核心混凝土发生卸载现象,其承担的荷载下降了30%左右,再加载阶段又继续承载; 钢管与混凝土之间的接触应力在中截面处最大,沿构件长度方向逐渐向两端减小; 随着钢管含钢率增大,构件极限承载力增大,变形减小,而型钢含钢率对构件变形影响较小; 随着初应力系数和长期荷载比的增大,构件纵向变形增大。     

绥芬河青云市场套(扩)建工程结构设计与施工措施研究

结合绥芬河青云市场套(扩)建改造工程实践,提出了在施工阶段只在原房屋结构顶侧实现新增套(扩)建框架与原房屋框架的类链杆连接,待新增套(扩)建结构沉降充分后,再实现新旧结构在各层的链杆连接的设计思路。通过在原结构顶与外套框架柱间设置混凝土垫块,并在二外套框架柱间布置并张拉预应力筋,来实现施工阶段外套框架柱与原结构顶的类链杆连接。在新增结构施工完成后,将原结构顶上皮标高处二外套框架柱中预埋钢筋焊接连通,并浇筑一定厚度混凝土,来实现在原结构顶标高处新旧结构间的永久性可靠连接。将原框架节点的后植钢筋与外套框架柱的预埋钢筋焊接连接,来实现新旧结构在各层的链杆连接。为确保施工过程中原房屋的正常使用,提出了用挂模钢桁架来承托内置钢桁架-混凝土组合框架梁施工阶段荷载,用挂模钢箱来承托内置钢箱-混凝土组合次梁施工阶段荷载,用垂直于次梁内置钢箱焊接的型钢主楞来承托楼板荷载的施工阶段自承重混凝土楼盖设计与施工方法。     

船撞作用下斜桩基础动力响应研究

东海大桥100MW海上风电示范项目中风机采用斜桩基础,必须考虑船撞作用。本文利用有限元方法,研究了斜桩基础在船撞作用下的动力响应。模拟不同工况,研究船舶吨位、船舶速度、倾斜角、桩径、桩周土体等因素对桩基的动力响应的影响。研究表明:船舶吨位和船舶速度对斜桩的动力学响应影响最大;桩的倾斜角会影响最大桩项位移,最优倾斜角约为10°;在既定的土质条件下,桩径增大到某一值后,桩基动力响应基本不变;土体较软时,桩身的最大应力较小,但最大桩顶位移较大。因此,进行斜桩设计时,必须在理论分析的基础上,选取合适的倾斜角与桩径。本文研究结果对斜桩基础在考虑船撞作用下的设计和施工有一定参考价值。     

双向弦支结构预应力全过程施工分析及节点设计

对双向弦支结构预应力张拉过程进行计算分析，给出了钢拉杆张拉顺序、拉力值、预应力张拉过程中的变形值、施工完成后钢构件的应力比及支座位移值。钢拉杆张拉力与张拉顺序能保证在张拉完成后，钢屋盖关键节点能主动脱架，同时较好控制了施工阶段上拱值，施工阶段的支座位移得到较好控制，远小于支座允许的滑动限值。钢拉杆与撑杆连接节点设计新颖、美观轻盈，具有可靠的传力路线，具有一定刚度并能满足本项目的工程要求。     

框架墩预应力混凝土盖梁力学性能研究

为了研究框架墩预应力混凝土盖梁力学性能,建立了不同类型的盖梁有限元模型,计算了不同约束形式下的盖梁内力,同时,结合目前施工过程中常见的预应力张拉工艺,计算了不同张拉工艺情况下各类盖梁的施工期应力。研究表明,基础约束形式对双柱式盖梁墩顶位置负弯矩影响较小,对跨中正（负）弯矩影响较大;基础约束形式对四、六柱式框架盖梁边墩墩顶负弯矩影响较小,对中墩墩顶位置负弯矩、跨中正（负）弯矩影响较大,且内力变化均随着墩柱的增多而增大。预应力钢束两次与三次张拉情况下,结构最大、最小应力变化幅度较小,且应力均处于规范允许范围内。建议盖梁结构计算时,考虑桩土效应。考虑到张拉工艺、工期等因素,多柱式框架盖梁应尽量采用预应力钢束两次张拉工艺。     

重庆谦湖两江国际酒店考虑几何非线性的阶段施工分析

重庆谦湖·两江国际酒店沿竖向有4根斜柱,斜柱在低区向外倾斜,随着高度的增高倾斜角度逐渐变小,在22层左右变为向内倾斜。考虑到本工程竖向体型的特殊性,采用SAP2000进行了考虑几何非线性的阶段施工分析。按阶段施工并考虑混凝土徐变效应后,结构各构件会发生内力重分布;内力重分布对梁的影响大于柱子。通过考虑一次性加载与施工过程顺序的对比分析柱轴力、梁弯矩等的差别;以及在考虑施工过程顺序前提下,考虑混凝土收缩、徐变等考察了各构件内力变化,为设计提供了参考。