高层钢管混凝土结构施工全过程数值模拟

基于CEB-FIP MC90的混凝土时变模型,建立了按主从节点约束考虑钢管与混凝土共同工作的钢管混凝土时变分析模型,提出了高层钢管混凝土结构施工全过程的数值模拟方法.对某高层钢管混凝土结构进行了数值计算,计算中考虑了混凝土的收缩徐变效应和施工工序影响,与施工过程的监测结果做了对比分析.研究表明,施工过程和收缩徐变对高层钢管混凝土结构影响很大,实际结构在设计和施工中必须予以考虑.     

多种作用下超长地下混凝土结构开裂概率分析

为了充分利用地下空间,超长地下混凝土结构在许多城市中得到应用.该类结构建造和运营过程中受到多种因素作用,其中温度和收缩徐变效应明显,存在较大开裂风险,其适用性和耐久性受到很大影响.超长地下混凝土结构温度及收缩徐变效应具有明显随机性,目前常用的确定性分析方法无法合理评估结构开裂可能性.本文考虑超长地下结构建造过程、材料特...     

悬臂施工连续箱梁桥结构参数敏感性分析

以嫩江桥的悬臂施工为例,对预应力混凝土连续箱梁桥在施工监控过程中设计参数的敏感性进行了分析。选取容重误差、预应力损失、混凝土收缩徐变及温度变化等对桥梁线形和内力有影响的因素为研究对象,并采用桥梁有限元分析软件——桥梁博士建立仿真模型,对各影响因素水平变化影响下的结构响应进行了分析,认为主梁自重和混凝土收缩徐变为主要参数,预应力变化和年温度变化为次要参数。     

材料原因对连续梁桥的变形研究

近几十年来,悬臂浇筑施工工艺在预应力混凝土连续梁桥的建设中已被广泛应用,但随着桥梁跨度的逐渐增大,已有不少的预应力混凝土连续梁桥出现了不同程度的跨中下挠、开裂等病害。究其原因,部分除设计及施工原因外,主要还是在于混凝土收缩、徐变效应对桥梁结构的影响。该文以某大桥工程为背景,对相对湿度、加载龄期及预应力损失等因素进行探讨,分析混凝土收缩、徐变对悬臂浇筑预应力混凝土桥梁的影响。     

混凝土早龄期性能与裂缝控制

从混凝土微观结构出发,研究普通混凝土、高性能混凝土成型过程的时变温度场;对裂缝持续增长的早龄期混凝土物理、力学特性进行深入、系统的研究;综合考虑混凝土材料、结构特征,研究混凝土结构早期裂缝的成因机理、分析方法与控制措施;提出裂缝开展的预测和控制方法,建立裂缝扩展过程的损伤模型;在理论分析与试验研究的基础上,总结了混凝土早龄期的水化、温度、收缩、徐变、力学性能和断裂性能随时间的发展规律;综合分析各种因素对混凝土早期开裂的影响,推导了混凝土结构内部应力的增量计算方法。对室内试验与实际工程的研究表明：对混凝土早期开裂的分析应该是对混凝土温度、收缩、徐变、力学性能、结构特征等因素的综合动态分析,提出的混凝土早龄期开裂分析模型与试验结果吻合良好,采用理论模型结合数值模拟的方法可以有效提高分析过程的效率与准确性。图18参22     

考虑基体混凝土抗压强度影响的再生粗(细)骨料混凝土干燥收缩模型

对已有研究中再生混凝土干燥收缩试验结果进行分析,发现再生细骨料对再生混凝土干燥收缩的影响随着基体混凝土强度的增大而降低,然而现有再生细骨料混凝土干燥收缩模型均未考虑基体混凝土强度的影响,这会高估采用源于高强混凝土的再生细骨料配制的再生混凝土的干燥收缩变形。基于现有试验结果,引入基体混凝土抗压强度影响系数,对课题组前期提出的再生细骨料混凝土干燥收缩模型进行修正,所提出的修正模型对再生混凝土干燥收缩性能预测结果相对现有其他模型预测结果离散性更小、精度更高,线性回归系数为1.009,判定系数为0.841。在工程常见参数范围内,采用修正模型进行了系统的参数分析,以研究基体/再生混凝土强度、砂率、再生粗/细骨料取代率、再生粗/细骨料吸水率和环境相对湿度等参数对再生混凝土干燥收缩的影响。分析结果表明,再生细骨料取代率的影响随再生粗骨料取代率的增大而降低,但影响依然显著;随着基体混凝土抗压强度的提高,再生骨料对混凝土干燥收缩的影响显著降低,设计中需考虑该因素的影响。     

UEA混凝土在地下室超长结构施工中的关键技术研究

针对住宅楼地下室底板超长结构的工艺要求,应用UEA补偿收缩混凝土技术解决地下室底板结构自防水及无缝抗裂设计与施工。以UEA混凝土所涉及的关键技术为切入点,研究限制膨胀率的确定,分析膨胀剂掺量不同对混凝土强度的影响以及与混凝土自应力的关系,以此来确定本工程的施工方案和构造措施;确定UEA补偿收缩混凝土施工配合比;分析混凝土浇筑养护过程中应注意的问题及大体积混凝土的温度监控措施;并对UEA补偿收缩混凝土应用于地下室底板超长结构进行综合评价。结果表明,利用UEA解决超长结构无缝施工和自防水技术,确定膨胀剂掺量;施工条件分析及补偿收缩混凝土应用条件分析。     

考虑时变因素修正的混凝土斜拉桥换索前初态模型

为准确掌握混凝土斜拉桥换索施工前的索力和主梁受力状态,建立的换索施工前的初态分析模型,需要对其运营期间混凝土收缩徐变、预应力索应力松弛、恒载性超载等因素产生的影响进行评估。而混凝土弹性模量、徐变、收缩及预应力筋松弛等因素具有与时间历程和应力历史紧密关联的材料非线性特征,采用有限元增量分析是合理的选择。为此,在时间历程划分的基础上,推导了考虑材料徐变、松弛、收缩影响的弹塑性有限元求解方程,建立了时间增量步内单元计入徐变、收缩、松弛影响的数值函数表达式,给出了斜拉索损伤刚度修正的具体措施和恒载性超载影响计入的分析方法,建立的初态模型分析技术进一步改善了混凝土斜拉桥运营期的桥梁状态评估方法。     

超高层建筑施工模拟分析的非荷载效应应用研究

在整个施工过程中结构是一个时变体系,结构的材料参数、几何参数、荷载边界条件都随施工进程而改变,结构竣工状态的内力和变形也是各施工步效应的累积结果,与施工过程和时间效应密切相关。施工过程分析是超高层建筑结构设计的重要内容。通过对非荷载效应在施工模拟中的应用研究,比较了不同收缩徐变模型的模拟差异、不同分析软件的应用特性,并通过对超高层建筑的施工模拟分析了收缩徐变对剪力墙和巨柱变形、结构竖向差异等因素的影响。     

超长预应力混凝土结构收缩徐变敏感性分析

将徐变系数、收缩应变、抗压强度、预应力和环境相对湿度等混凝土材料时随特性作为随机因素,采用拉丁超立方抽样随机模拟法进行了超长预应力混凝土结构的概率分析.以一超长预应力混凝土框架结构为例,考察了10 645 d内季节性温差作用下该结构变异与混凝土材料时随特性之间的相关性.结果表明:随着时间的增长,该结构变异范围增大;预应力和混凝土抗压强度是一层端柱柱顶侧移和二层楼板第一主应力的主要影响因素,收缩模型不确定性对二层楼板第一主应力的影响也较强.     

武汉长江隧道抗裂混凝土的研究

采用<混凝土结构耐久性设计与施工指南>CCES01-2004提供的平板开裂试验方法,研究了分别掺加凯泰改性聚丙烯纤维、有机仿钢丝纤维、钢纤维的混凝土的塑性收缩开裂性能.分析了不同纤维品种、掺量对混凝土开裂性的影响.研究结果表明,聚丙烯纤维对于有效抑制裂缝的产生和扩展,提高混凝土抵抗塑性收缩的能力效果最为明显,其次是钢纤维和有机仿钢丝纤维.     

钢框架-钢筋混凝土核心筒体系竖向变形差异的计算

本文研究了钢框架-钢筋混凝土核心简体系在重力荷载下,框架柱与混凝土简体的竖向变形差异问题,在分析中考 虑了混凝土的收缩和徐变以及建筑物室内外温差的影响。采用在整体结构计算模型上分层施加竖向荷载的叠加方法,利 用有限元程序SAP2000进行计算。分析表明,在仅考虑重力荷载和筒体混凝土的收缩和徐变时,高度在150m以上的钢框 架.钢筋混凝土核心简体系平均每3个楼层需要找平2mm以上。此外,混凝土的收缩和徐变以及建筑物室内外温差对框 架柱的轴力有相当大的影响,三者影响的总和占重力荷载作用下钢柱轴力的3％-20％之间。连系梁与框架柱刚接或铰 接,对柱筒竖向变形差异的影响较小,但是对节点的内力影响较大。采用钢管混凝土柱将大大减小柱筒之间的竖向变形差 异。     

施工中结构全过程模拟弹塑性时程的分析

某连体结构工程,利用NosaCAD有限元软件建模,转换生成包括施工模拟分析和弹塑性时程分析参数的ABAQUS有限元模型,对结构进行7度罕遇地震下的弹塑性时程分析,得到结构位移、层间位移角及混凝土损伤分布等情况。结果表明:罕遇地震作用下,结构最大层间位移角满足1/100的限值要求,结构构件损坏顺序和分布合理。     

混凝土收缩和徐变影响因素分析

研究了混凝土收缩和徐变的机理,结合试验,仔细分析了影响混凝土收缩和徐变的各种因素,对比了混凝土收缩和徐变对混凝土结构的影响,对混凝土结构的设计和施工有重要的指导意义。     

Vertical deformation analysis of a high‐rise building with high‐position connections

In this paper, a high‐rise frame‐core tube structure with strengthened stories and high‐position connections, a new landmark building in Wuhan, whose height is 238.6 m, is selected as an example. Construction simulation analysis is carried out by the finite element analysis software ETABS to study the vertical deformation and deformation difference of vertical members under the gravity load, taking the influence of construction processes and shrinkage and creep of concrete into consideration. The results show that there is a significant difference between the vertical deformation of the twin‐tower model with connections and that of the single‐tower model. Some engineering countermeasures are put forward to reduce the vertical deformation difference of the twin‐tower connected structure.     

高烈度区框-筒混合结构动力特性与地震反应研究

简单介绍了高烈度区混合结构采用型钢混凝土框架—钢筋混凝土筒体的优势,针对高层结构对结构侧移敏感性的特点,并结合混合结构工程实用中常用的几种框架形式,采用SAP2000程序对一高烈度区典型型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体模型进行了有限元分析。研究了该结构体系的动力特性,并集中讨论了框架形式改变对其影响。最后,对该模型结构的地震位移及地震作用分布规律进行了讨论。可以为该类工程结构设计提供参考。     

兰州红楼时代广场施工模拟与混凝土收缩和徐变效应分析

在兰州红楼时代广场施工过程模拟的基础上,对主楼高层框架柱与钢筋混凝土筒体的竖向变形及竖向变形差异随时间和空间的变化规律进行分析。在分析中采用时间依存累加模型,在混凝土特性中考虑徐变、收缩和强度增长,并计入部分构件(如加强层伸臂桁架)延时安装对整体模型的影响。并比较不同加载模式、框架梁梁端与核心筒不同连接方式对竖向变形的影响等。分析表明,工程施工完毕时,核心筒筒体徐变变形占总变形的40%以上,并在使用阶段继续增长;徐变收缩增加了高层框架柱的轴力及竖向变形,也使得核心筒墙肢轴向力均有不同程度的减小;采用核心筒与框架梁铰接的形式大大减小了核心筒与周边框架之间因竖向变形差异产生的附加内力,也使得施工期间核心筒与周边框架分别承担竖向荷载的分担率基本保持不变。     

广交会大厦超高层外钢框-内筒结构变形分析与预控

广交会大厦工程建筑总高度177.3m,采用钢框架-钢筋混凝土筒体结构,为减小混凝土的收缩徐变、温差、风荷载不利因素在结构施工过程中产生的不利影响,对施工过程中结构在上述荷载作用下的变形进行分析计算,并在施工中采用相应的预控、纠偏措施,确保结构施工精度。     

考虑施工过程和收缩徐变的框架结构简化分析

研究了混凝土的收缩徐变对框架结构受力的影响。首先根据线性徐变的迭加原理,推导了混凝土构件截面在多级荷载作用下的徐变估算公式,该式可以考虑加载龄期、加载速度、构件厚度以及环境相对湿度对徐变的影响;然后给出了考虑施工过程和收缩徐变影响的框架结构竖向位移和位移差的计算方法。用该方法对一高层框架进行收缩徐变分析,结果表明:该方法简单实用,可以在超高层建筑结构设计中估算收缩徐变时使用,收缩徐变对框架结构的受力影响较大,在工程设计和施工中不能忽略其影响。     

高层混合结构施工期混凝土时变因素的竖向变形研究

对高层混合结构施工期混凝土考虑时变因素的竖向变形计算方法进行分析,阐述混凝土收缩徐变的应力-应变关系以及混凝土徐变按龄期的有效模量法。结合保利文化广场具体的工程实例,研究了施工阶段混凝土收缩徐变对高层混合结构竖向变形的影响。