基于虚拟现实的钢结构桥梁装配化施工仿真系统

为提高钢结构桥梁装配质量,降低装配风险,使用SoidWorks和3ds Max软件建立钢结构桥梁施工场景模型,采用C#语言编写装配系统的核心脚本,提出并实现系统UI设计方案,结合Steam VR 2.0插件,以实际工程建设项目作为仿真分析对象,研究虚拟现实技术在钢结构桥梁装配过程中的应用。基于Unity3D虚拟引擎平台,设计并开发第一人称视角的沉浸式钢桥虚拟装配系统,采用HTC Vive外接式头戴设备对接系统调试运行,最终实现人机交互操作。结果表明:钢桥吊装施工过程中,汽车起重机吊臂最大工作长度为33.554 m,最大起升高度为12.365 m,主臂最大仰角为62.34°,各钢桥节段关键参数均未超过额定值,保证了施工质量和结构安全; 施工起重机在起吊阶段最大起升高度应高于6.7 m,防止构件与各钢桥节段碰撞干涉; 在此基础上,提高节段2的起升高度可排除桥梁节段间碰撞危险; 用户进行虚拟装配操作,验证了射线检测与UI交互功能的可行性; 现场应用表明所设计的系统稳定可靠,系统可预测施工过程风险并优化施工方案,提升了钢桥施工过程中智能化和自动化水平。     

采用不同节点形式的三维钢框架-组合楼板子结构抗连续倒塌性能试验研究

为研究三维钢框架-组合楼板子结构的抗连续倒塌性能,对4个采用不同节点形式的1/3缩尺组合楼板试件在移除边柱工况下进行了拟静力试验。试件主梁与柱的连接形式为平齐式端板(FEP)节点、反向槽钢(RC)节点、狗骨式(RBS)节点与栓焊混合(WUFB)节点,次梁与柱及次梁与主梁的连接形式为腹板双角钢(DAC)节点或剪切板(FP)节点。通过特殊设计的6点加载系统实现位移控制下的均布荷载作用,获得了三维钢框架-组合楼板子结构加载全过程的荷载-位移曲线以及破坏模式,并分析了抗弯效应、悬链线效应及楼板的受拉薄膜效应对结构抗连续倒塌性能的影响。结果表明:对于主梁节点,采用栓焊混合连接的试件具有较高的初始刚度和极限承载力,而采用反向槽钢连接的试件则具有较好的延性,采用狗骨式连接的试件具有最好的能量吸收能力; 对于次梁节点,采用剪切板连接的试件呈现出明显的脆性破坏特征,而其他采用腹板双角钢连接的试件发生的是延性破坏; 在边柱失效情况下,抗弯效应在抵抗连续倒塌过程中一直起主导作用,楼板的受拉薄膜效应在结构的大变形阶段也发挥着一定的作用,而悬链线效应贡献较小,可忽略不计。     

弹簧阻尼支座对体育场钢结构抗连续倒塌的减振分析

阐述了弹簧阻尼支座减振原理,给出了其构造形式,介绍了拆除构件法中采用非线性动力分析方法的计算原理,以第三届亚洲青年运动会体育场钢结构屋盖作为研究对象,对拉杆系统连续失效情况下结构的响应进行分析,研究弹簧阻尼支座对结构抗连续倒塌性能的影响。结果表明:体育场钢结构屋盖的抗连续倒塌能力良好,拉杆系统连续失效结构悬挑端最大竖向位移为387 mm,挠度为1/90,不会导致结构整体倒塌; 构件拆除后,结构立即进入运动状态,结构动能、应变能、悬挑端竖向位移、支座腹杆应力均在拆除瞬间陡增,达到峰值后逐步减小,并随时间增加反复振荡,最后趋于稳定,结构重新达到稳定平衡; 采用非线性动力方法计算的悬挑端竖向位移、关键杆件应力略大于静力分析方法,偏于安全; 弹簧阻尼支座能有效减小结构动力响应,提高结构防连续倒塌能力,其减振效果受弹簧和阻尼共同影响; 当结构采用了弹簧阻尼支座等消能部件时,对结构进行抗连续倒塌分析时应采用非线性动力分析方法考虑消能部件的有利影响。     

碳化和加热改性石材微粉对水泥浆体性能影响试验

为提高石材制品生产过程中产生的废弃微粉的再生利用率,通过CO₂碳化和加热预处理,探讨花岗岩石材微粉替代水泥制备水泥基浆体的改性方法。以石材微粉替代率(0%、10%、20%、30%)、石材微粉粒径(2组)、碳化时长(0、24 h)、加热温度(室温、400 ℃、600 ℃)为试验变量,并考虑7 d和28 d龄期的影响,开展了改性再生微粉水泥基浆体流动性和抗压性能的试验研究,分析了各变量对其流动性、抗压强度和破坏模式的影响规律。在此基础上,结合X射线衍射(XRD)测试,揭示石材微粉的改性机理。结果表明:石材微粉的掺入会造成水泥浆体强度的明显下降; 加热改性在一定程度上可以减少石材微粉对水泥浆体的负面作用,其中400 ℃加热改性的效果最佳; 碳化改性该类石材微粉对水泥基浆体的增强效果不佳; 改性前后的石材微粉掺入均不会对水泥浆体的流动性产生明显影响。     

不同截面形式混凝土梁桥的竖向温度梯度效应分析

为分析不同规范中混凝土梁桥竖向温度梯度模式的差异,评估竖向温度梯度效应对混凝土梁桥的影响程度,总结了不同国家和行业规范中混凝土梁桥的竖向温度梯度模式,从梯度曲线形式和温度基数取值两方面讨论了效应计算结果的差异。选取了20多座不同结构体系、跨径和截面形式的混凝土梁桥,计算了在包括桥梁变形和截面应力在内的2种典型的竖向正温度梯度作用下的各项效应,与自重和汽车作用产生的效应作了对比。结果表明:不同规范的竖向温度梯度模式在梯度曲线形式和温度基数取值方面存在显著差异,它们对温度效应计算结果具有同等程度的影响; 顶部温差的影响深度越大,桥梁的变形和次生弯矩越大,考虑底部升温段时截面下缘有更大的自压应力; 不同的铺装层类型和气候条件造成桥梁温度基数取值存在差异,进而导致温度效应可能相差1.5倍～2.0倍; 相同结构体系和截面形式的中小跨混凝土梁桥随着跨径增大,自重效应占比增加,汽车和温度效应占比减小,但是温度和汽车效应的相对比例基本保持不变; 结构体系和跨径相同时,T梁的温度效应占比要比空心板和小箱梁高出0.6%～16.5%; 温度效应在一些效应类型中占有很大比例,温度作用引起的中小跨简支梁桥的变形和截面上缘应力能与自重和汽车效应相近,引起的中小跨连续梁桥的截面上缘应力能超过自重和汽车效应甚至两者总和,墩顶截面下缘应力能与自重和汽车效应相当,引起的大跨径连续箱梁桥截面上缘应力能超过汽车效应的数倍; 若考虑铺装层类型和气候条件的影响,在温度基数取值较大的梁桥上,温度效应占比可能更高。     

远场长周期地震作用下桩-土-层间隔震结构体系的响应特征与失效控制

国内外建筑抗震规范对处于深厚软弱地基上的结构采用层间隔震技术的相关规定和设计方法 尚未涉及;深厚软弱土层放大远场地震动的长周期成分后,产生类似谐波振动的多个循环长周期脉冲, 可能引起周期较长的层间隔震结构严重破坏。为此,研究远场长周期地震下桩-土-层间隔震结构体系的 动力耦合作用机理、响应特征、结构损伤评价及失效控制,是进行其抗失效设计的关键问题。考虑土与 桩、土与桩承台动态接触与分离现象,建立桩-土-层间隔震体系动力相互作用的三维分析模型;揭示软弱 土层条件下桩-土-层间隔震体系的振动特征及相互作用机理;建立能够考虑桩-土-结构动力相互作用效 应的桩-土-层间隔震体系的整体简化分析模型。以此为基础,探究远场长周期地震下桩-土-层间隔震体 系的灾变机理与失效模式,研究隔震层软限位与层间组合隔震的结构失效控制策略,并对上述结果进行 振动台试验验证。以上研究为层间隔震结构在深厚软弱地基上的应用提供充分的理论依据。     

Ⅴ级围岩浅埋大跨双洞隧道施工力学行为及安全净距研究

为研究交叉中隔墙法（ＣＲＤ）在浅埋大跨双洞隧道Ⅴ级围岩条件下的适应性,基于ＡＮＳＹＳ有限元软件进行了二次开发,依托将军山隧道建立计算模型,开展了洞室开挖各施工工序下“围岩－支护”系统的动态施工力学行为研究,并对洞口段安全净距做了进一步的探讨。结果表明:隧道各开挖工序下围岩变形均呈突增态势,前四步开挖位移变化较大;洞室围岩应力随着开挖工序的进行在不断调整,最大主压应力总体上呈较高水平;隧道塌落区面积随着开挖工序的不断进行而增大;钢拱架的弯矩随着开挖工序的不断进行而调整;初期支护和二次衬砌在整个施工过程中的安全系数均满足要求。研究成果可为类似隧道工程的设计和施工提供参考。     

桩基损伤对引桥排架受载特性影响及加固效果分析

长江下游某码头引桥因船舶失控事故导致桩基局部受损,损伤检测与加固是恢复结构承载性能的关键。为了研究桩基损伤及加固方案对排架承载性能的影响,根据现场检测结果,拟定了外粘型钢的加固方案,通过有限元数值模拟对引桥排架损伤前、后及修复加固后的应力分布与位移进行计算和对比分析。结果表明:采用外粘型钢加固后,排架在最不利荷载作用下竖向位移、水平位移、破损区应力均低于破损前,桩顶与横梁联接处应力、桩底应力总体小于破损前水平,说明拟定的外粘型钢加固方案可行、加固效果良好。     

Formation of internal cracks in steel billets during soft reduction

To investigate the formation of internal cracks in steel billets during soft reduction, fully coupled thermo-mechanical finite element models were developed using the commercial software ABAQUS, also casting and soft reduction tests were carried out in a laboratory strand casting machine. With the finite element models, the temperature distribution, the stress and strain states in the bil-let were calculated. The relation between internal cracks and equivalent plastic strain, as well as maximal principal stress was ana-lyzed. The results indicate that tensile stresses can develop in the mushy zone during soft reduction and the equivalent strain nearby the zero ductility temperature (ZDT) increases with decreasing solid fraction. Internal cracks can be initiated when the accumulated strain exceeds the critical strain or the applied tensile stress exceeds the critical fracture stress during solidification.     

Decarburization rate of RH refining for ultra low carbon steel

The decarburization behaviors of ultra low carbon steel in a 210-t RH vacuum degasser were investigated under practical operating conditions.According to the apparent decarburization rate constant (KC) calculated by the carbon content in the samples taken from the hot melt in a ladle at an interval of 1-2 min,it is observed that the total decarburization reaction period in RH can be divided into the quick decarburization period and the stagnant decarburization period,which is quite different from the tradit...