江门体育中心体育场桁架拱基础设计

江门体育中心体育场采用不对称看台,西看台屋盖钢结构由桁架拱、桁架梁以及飘蓬组成。桁架拱跨度266.44 m,两端拱脚落地。竖向荷载作用下拱脚的水平推力达14 570 kN。由于支座水平刚度对桁架拱结构的整体稳定性影响很大,需寻求一种能够承担拱脚水平推力并满足水平刚度要求的基础形式。经比较几种可能的基础方案,确定采用钢筋混凝土地下连续墙箱形基础。采用规范计算公式、现场原位试验以及结构仿真分析,对桁架拱基础水平抗侧刚度进行计算分析。工程竣工后基础的位移监测结果表明,基础的水平刚度满足设计要求。     

某大跨度罩棚结构基于支座刚度的对比分析

某体育场西侧罩棚采用倒三角形空间桁架拱作为其长跨方向的主承重结构体系,屋面结构通过短跨方向的桁架梁支承于该桁架拱的下弦,主桁架拱的拱脚支撑于两端地面基础,结合独特的建筑造型,主拱桁架在竖向平面内还以一定的角度倾斜。针对主桁架拱在本工程中的重要性,设计中除了考虑满足各项常规要求,同时还进行了基于不同拱脚支座刚度的对比分析。分析结果表明,在拱脚支座刚度满足一定要求时,本工程罩棚钢结构的整体稳定性能和抗震性能可以得到保证。     

大跨度拱桁架支座应力分析

某县级体育中心的主体育场下部看台为混凝土框架结构,顶部钢罩棚为大跨拱桁架。论文基于实际工程,采用有限元分析软件Midas Gen和Midas Fea对桁架的拱脚支座进行应力计算分析和拱脚支座的基础设计,给相关工程提供参考。     

多拱联合受力结构体系的研究与应用北大核心CSCD

新疆哈密市民服务中心采用一种多拱联合受力结构体系,该结构体系由主拱、次拱、水平卧拱、水平桁架、腰桁架及预应力拉梁等组成,其中主拱部分采用非对称拱结构。通过MIDAS Gen软件分别对单主拱、带腰桁架的单主拱、带次拱的双主拱、带次拱及腰桁架的双主拱进行稳定性分析对比,并对三种侧翼抗侧力方案进行力学性能及经济性分析对比,以及对卧拱刚度与结构侧向刚度的关系进行研究,同时进行了整体分析和吊杆作用分析。结果表明,采用多拱联合受力结构体系有利于提高结构的承载力、稳定性以及受力的合理性,在一定程度上实现了结构自平衡、自稳定;在主拱左右两侧采用不同截面的桁架杆件及在轴力较大的拱脚处设置钢管混凝土弦杆的措施可有效提高主拱的安全性和经济性;水平卧拱可有效抵抗大跨度斜面结构的支座推力、水平风压力和温度应力;吊杆的设置对减小腰桁架的竖向位移和杆件内力有显著作用,并可为腰桁架提供杆件截面优化的空间;在设计中需考虑温度影响。     

哥斯达黎加国家体育场结构设计与分析北大核心CSCD

针对哥斯达黎加国家体育场位于高烈度地震区、钢罩棚超大跨度拱倾斜放置、罩棚造型复杂等特点,介绍了结构相关技术问题的处理措施。在罩棚拱基础中利用预应力拉索平衡拱竖向荷载下的水平推力,采用长桩+短桩的方式承担地震和风下的水平推力。在看台基础之间加设水平支撑,使基础梁和支撑形成一水平桁架,工程桩共同承担地震水平作用,解决了剪力墙下因水平剪力过大而无法布桩的难题。根据罩棚建筑造型,采用拱支网架结构,暗置节点板的相贯焊接节点、双向斜交桁架构成的菱形网格使结构机理符合建筑造型要求。     

拱脚带水平约束弹簧的车辐拱平面内稳定性能

针对非落地拱承受竖向荷载作用时拱脚水平约束刚度不足会产生水平位移,导致拱脚的受力性能和承载能力发生较大变化的问题,采用ANSYS有限元软件建立拱脚带水平约束弹簧的模无索拱和车辐拱有限元模型。采用数值分析方法分别对无索拱和车辐拱在全跨竖向均布荷载和半跨竖向均布荷载进行一阶弹性和弹塑性分析,研究其拱脚水平弹簧刚度幅值变化对车辐拱受力性能的影响,包括拱脚水平推力和位移的变化、沿拱轴线内力变化和分布以及平面内稳定承载性能等。结果表明:车辐拱中的拉索可以有效约束拱脚的水平位移和减小水平推力,显著提高拱整体刚度和稳定承载力; 车辐拱中的拉索可以有效限制拱脚弹簧刚度幅值的下降对车辐拱内力分布及稳定承载性能的影响; 研究成果为非落地车辐拱及拱脚支承构件的设计提供了依据。     

采用拱形刚架的大跨度喷漆机库结构设计

天津空客A330喷漆机库平面布置呈凸字形,屋盖悬挂大量风管、喷淋、检修等管线设备,中部设6台大吨位悬挂升降喷漆平台,运行工况复杂,对屋盖变形要求很高。比较了72 m跨拱形刚架不同拱脚方案,并通过调整支撑布置和刚度保证结构规则性和整体性;设置纵向桁架来控制刚架间变形差以满足喷漆平台严格的屋盖变形要求;通过控制施工过程,降低刚架峰值应力和水平反力,并专门设计了相应连接节点;介绍拱脚处基础设计和水平推力处理方法。     

雄安体育中心体育场结构设计

雄安体育中心体育场主体结构采用钢框架-支撑体系，屋盖钢结构由外圈屋盖钢结构和屋顶中央网壳组成，看台区域均采用组合型肋梁预制看台板。详细介绍了该体育场结构方案，包括看台钢结构设计、拱脚滑动释放、网壳结构体系、典型节点设计等。通过方案比选，屋顶中央网壳采用分索式索承铝合金网壳的结构体系，提高了索承结构对不规则建筑平面的适应能力。设计中对南侧拱脚进行了施工工序优化，拱脚处采用滑动释放措施，降低了看台钢结构南侧拱桁架的水平推力。本项目位于高烈度区，采用了速度型黏滞阻尼墙作为结构的减震措施，在多遇地震下黏滞阻尼墙作为结构的安全余量储备，在罕遇地震作用下，阻尼墙耗能占比5%。在部分应力较大的铝合金网壳节点中设置腹板加强板，提高了结构的安全性。     

济南东站落地拱屋盖结构体系研究

新建济南东站屋盖为复杂双曲面落地拱结构体系,最大跨度为156m,刷新了中国高铁客站的结构跨度。详细介绍了该屋盖的结构布置、荷载作用、设防目标、构件截面以及体系特点,分析了结构的静力特性、动力特性以及整体稳定性,对拱脚预应力拉索、基础刚度、屋盖纵向刚度、节点设计等关键技术进行了研究。研究结果表明:结构体系传力明确合理,主桁架拱以轴力为主,弯矩效应较小。温度对结构的变形影响较大,施工阶段极限温差对结构的影响较小。自振模态分析和屈曲分析表明结构的整体刚度和稳定性较好。拱脚拉索方案很好地解决了拱脚水平推力的问题,关键节点设计解决了受力复杂、汇交杆件较多的情况以及夹角较小的情况,实现了建筑构想,该研究对以后高铁客站的设计具有很好的借鉴意义。     

援塞内加尔竞技摔跤场钢罩棚结构设计

援塞内加尔竞技摔跤场钢罩棚为210m大跨空间拱结构,由主拱、后拱及次桁架组成,介绍了结构方案选型、结构静力、稳定及拱脚节点分析。结果表明,主拱采用菱形截面,后拱及次桁架采用倒三角空间立体桁架,以及纵向次桁架、联系桁架、支撑布置是合理的,杆件截面受力均匀,节点构造简单,结构空间整体性强;采用万向球铰支座的主拱拱脚节点设计合理,能够满足设计要求。     

Seismic design for steel trussed arch to multi-support excitations

The behavior of steel trussed arch to multi-support excitations is studied. The spatial variation of ground motion is modeled by an empirical coherency loss function. Numerical results indicate that horizontal multi-support excitations have a quite large amplification effect on the seismic responses of the trussed arch. This amplification effect cannot be ignored in the seismic design of such structures. Vertical multi-support excitations reduce the seismic responses of the trussed arch. Therefore the assumption that vertical free-field ground motions are spatially uniform is available to assure the degree of seismic safety reliability of the trussed arch. An average response spectrum method is subsequently introduced to calculate the arch response to multi-support excitations. The advantage of the method is that the linear peak seismic response of the arch to multi-support excitations can be obtained as conveniently as the conventional response spectrum method does. The good agreement of results between the time-history method and the average response spectrum method shows the validity of the latter method.     

软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术

以铁路隧道为背景,采用数值分析手段,并结合部分现场监测资料,对软弱围岩隧道台阶法施工过程中隧道拱脚变形特征、上台阶基底围岩失稳形态及拱脚稳定性控制技术进行分析。结果表明:(1)软弱围岩隧道施工过程拱脚沉降和水平收敛均表现突出,在实际工程中,拱脚变形控制是软弱围岩大变形控制的关键之一。(2)拱脚部位围岩屈服程度相对较高是该处施工变形显著的根本原因。在台阶法施工过程中,基底围岩的破坏形式随台阶高度的增加由拱脚局部失稳逐渐向基底整体剪切失稳过渡。(3)从对隧道拱脚及洞周变形控制效果出发,IV级围岩可采用长台阶法施工,V级围岩宜采用短台阶法施工,而VI级围岩应采用微台阶法施工。(4)从不同台阶高度条件下极限位移的计算结果可以看出,对于软弱围岩隧道,施工中在确保掌子面稳定的前提条件下,适当增加台阶高度有利于围岩的稳定。(5)扩大拱脚和临时仰拱2种工法对控制拱脚及洞周变形均有明显的效果。扩大拱脚技术适用于拱部沉降显著的工程,而临时仰拱技术则更适用于水平收敛显著的区段。     

坡度对两铰直线拱拱脚推力的影响

为探讨混凝土柱上两铰直线拱拱脚推力随坡度改变的变化规律,对有无相对线位移的两铰直线拱盘行分析计算,得出：坡度较大时,拱脚推力随坡度的减小而增大,达到某一坡度后,拱脚推力则随坡度的减小而减小;且两拱脚有相对线位移的分界坡度远大于两拱脚没有相对线位移时的分界坡度。     

人行景观拱桥的设计构思与优化

凤凰山景观桥是凤凰山公园内一座全焊接钢结构桁架拱桥。它的特点是,桁架的上弦杆在全桥范围内没有侧向支撑点,靠布置的较为密的腹杆来给上弦杆提供一定的侧向刚度。传统的拱桥是在支座处受水平推力的结构,由于本桥的2榀主桁架在平面内的自身刚度较大,运营时活载也比较小,故在运营阶段不需要基础提供水平推力,这样,就减小了在温度荷载作用下基础的支反力,从而减小了下部结构的造价。本文首先介绍了该桥的工程概况,重点论述了设计构思及结构体系优化的过程,并对该桥的静动力特性及整体稳定性验算进行了一定的论述,验证了该桥在结构形式存在创新条件下设计的安全性,可为今后景观人行桥的多样化发展提供参考。     

十里河滩景观桥桥型结构优化设计研究

贵阳市花溪区十里河滩七驾车景观桥为上承式钢筋混凝土箱形坦拱桥,设计过程中对常规拱桥方案与少推力拱桥方案进行比选,结合特殊的地形、地质条件,最终选择了基础开挖较小、经济性好、结构合理的少推力拱桥方案,利用边斜杆与承台固结,形成自由悬臂端的方法较好的解决了拱脚较大的水平推力,通过建立结构有限元计算模型,对其动静力性能进行分析,结果表明,少推力拱的受力性能良好,经济可行,外形美观,与景区环境较为协调。     

有推力拱桥台后预顶技术蠕变效应分析

台后预顶技术是指为了减少拱桥桥台水平位移而在拱桥施工过程中预先在桥台台后进行预顶的一项技术。通过预顶,使拱脚及群桩基础向河心侧预偏一定位移,从而改善主拱圈结构受力,以及增大群桩基础抗水平推力的能力;同时使阻滑板抗推结构向台后预位移,从而增强了阻滑板抗推能力的发挥。土体蠕变效应是影响该技术使用效果的主要因素,本文主要针对土体蠕变效应问题进行研究。研究过程中,通过监测阻滑板和桥台位移,得到拱桥阻滑板基础下土体蠕变位移值;并采用Burgers体模型拟合观测数据,预测未来土体蠕变量,计算阻滑板剩余推力。研究结果表明,阻滑板剩余的水平推力较大。从现有研究结果来看,台后预顶技术运用于该类型拱桥效果较好。     

竖向荷载下弹性支承直墙拱反弯点理论分析

在工程实践中,直墙拱应用较多。由于拱脚位移的存在,合理假设拱脚约束为转角约束、竖向约束和水平弹性约束,应用力法推导出了在弯矩、剪力和轴力共同作用下直墙拱沿弧长的弯矩公式。研究了竖向均布荷载、竖向三角形荷载和竖向集中力荷载作用下,直墙拱沿弧长的弯矩分布及反弯点形成的规律;发现在3种荷载作用下,使得拱脚弯矩为零时的圆心角依次减小。取弹簧支座刚度为等效的下端固支、上端允许水平位移的直墙的抗推刚度,得出了随着直墙高度增加,圆弧拱拱顶弯矩增大而拱脚弯矩减小的变化规律。在直墙拱的设计中,建议选取合适的直墙高度和使得圆弧拱拱脚弯矩为零的圆心角大小,从而有利于提高结构抗弯承载力及拱脚抗剪承载力。     

软土地基上拱桥的设计初探

拱作为一种传统的结构型式,始终是桥梁的主要比选方案之一.在软土地基上建造拱桥首先要解决拱脚处的水平推力以及软土地基的流变问题.通过昆山正阳桥的设计,从结构体系和下部结构基础形式的比选,对软土地基上拱桥的设计作了初步的探索,以期为今后相关的工程提供参考.     

黄土隧道的湿陷变形规律及其对衬砌结构的作用

黄土围岩潜在的湿陷变形不利于隧道工后的安全稳定,为深入研究黄土围岩湿陷变形对隧道结构的影响机制,在已建黄土隧道场地开展大面积试坑浸水试验,研究湿陷性黄土围岩的渗水分布场、湿陷变形发展规律及隧道结构的受力变形规律。表明隧道开挖促使黄土围岩原生竖向节理、裂隙发育,易形成贯通地表的竖向裂缝,增大了深层黄土竖向渗水能力,地表水易于向深层土运移。隧道开挖扰动了黄土围岩原有结构,改变了深层黄土的湿陷变形特性,遭浸水作用后产生较原位土层湿陷变形更大的沉降变形。当水分入渗接近隧道埋深,围岩承载拱作用的减弱甚至消失,会显著地增大隧道围岩压力及传至基底的压缩应力,并在拱脚位置形成应力集中,引发拱脚下沉,而仰拱中部地基的弹性抗力抑制中部沉降变形发展,显著的不均匀沉降差导致仰拱中部开裂,形成纵向裂缝。对于埋深较浅的黄土隧道,应避免隧道上方地表出现长期浸水的情况;设计施工中应充分考虑拱脚地基承载能力不足的情况,可加强仰拱刚度以抵御不均匀沉降的发展。