武汉游泳馆屋顶网架结构基于关键杆件的安全度自动评定

以武汉体育中心游泳馆屋顶网架结构为工程背景,研究设计了网架结构安全预警系统中的关键杆件工作状态实时安全度评定子系统。该系统采用基于结构体系可靠性理论的空间结构中各构件权系数的计算方法,得到了对结构可靠度影响较大的关键构件,并给出了工作状态安全度评定方法。通过实时监测关键杆件的应力,评判关键杆件应力预警等级,达到对该网架结构安全预警的目的。     

西安某汇流池网架安全性检测与评定

以西安某汇流池投入使用8年的网架结构为例,从网架杆件尺寸、涂层厚度、支座连接、构件变形等方面,对网架结构进行了检测,并验算了网架结构杆件的承载力,最后根据检测结果鉴定了网架结构的可靠性。     

某厂房大跨网架结构可靠性鉴定

对某厂房大跨网架结构进行现场调查检测,发现该大跨网架结构的螺栓球、杆件、支座等构件均存在多处安全问题,依据实际检测数据构建了有限元分析模型进行了结构承载能力验算,对网架结构的可靠性进行了等级评定,对于国内网架结构检测工作提出了建议。     

空间网架结构损伤识别模型试验研究

制作了大比例的空间网架结构试验模型,并设计了包括构件损伤及支座沉降在内的6种损伤工况,通过对试验模型在损伤前后的节点位移、杆件应变和一阶频率进行对比分析,总结了大跨度空间网架结构在各种损伤状态前后结构静力响应及频率变化规律,为实际工程结构的损伤识别及健康监测提供借鉴.     

图像像素测量技术在钢锈蚀厚度检测中的应用

为准确测量钢管混凝土柱外部钢管的锈蚀程度,设计11根构件并对其中8根构件进行人工加速锈蚀试验,分别采用千分尺、Photo Infor图像分析技术、超声无损检测技术3种检测方法测试试验构件的锈蚀厚度,对构件锈层厚度进行了明确标定,并确定千分尺测量方法为标准结果。对Photo Infor图像像素分析结果与标准结果进行对比,发现该方法的测试结果有较高的精准度;超声无损检测方法在实际测试中表现出一定的局限性。     

特别策划:混凝土无损检测的可靠性

混凝土无损检测可以在不影响结构或构件受力性能或其他使用功能的前提下,直接在结构或构件上对混凝土进行质量检测。由于是在结构或构件上直接测试,成型条件、养护条件、受力状态等都大致相同,从这方面来讲,比使用标准试件来做测试对象,可靠性大大提高。但由于一些客观或人为的因素,使得无损检测的可靠性有时也受人质疑。那么目前常用的无损检测方法都有哪些弊端?在实际的检测工作中如何提高无损检测的可靠性?本期特别策划请专家及检测专员对混凝土无损检测可靠性方面问题进行探讨。     

BRB在既有网架结构加固中的应用

通过对天水木网架结构的静力和动力分析,对不满足的构件采用双钢管约束屈曲支撑进行加固。利用ABAQUAS有限元程序对网架加固前后分别建立模型,进行有限元静动力分析,对比分析结果,得出了采用BRB加固网架结构杆件稳定性和刚度不足是一种有效的方法。     

应变模态指标在平板网架结构损伤识别分析中的应用

平板网架结构在实际工程中应用广泛,针对此类结构的损伤识别研究显得尤为重要.由于避免了重新建模引入的系统误差,无模型的损伤识别理论正日益受到重视,并已被应用于梁式构件的健康监测.文中引入了一种应变模态指标,将无模型损伤识别理论应用于平板网架结构中.以折减杆件截面面积的方式来模拟杆件损伤,数值分析了5种具有代表性的损伤工况,在数值计算结果中引入了白噪声,并取部分杆件作为监测杆件.损伤识别分析结果显示,损伤杆件的应变模态指标为结构所有杆件中最高的.通过比对各杆件的应变模态指标,便能对发生在结构中上弦杆、下弦杆以及腹杆等不同位置的损伤进行识别.同时,损伤杆件周围杆件的应变模态指标也会比无损杆件的指标较大,在损伤点周围会出现一个损伤指标显著的区域.另外,当结构中两根或多根杆件同时损伤时,应变模态指标也能识别出全部损伤杆件.     

空间网架结构构件的损伤检测及鉴定

文中以某综合大楼网架结构为背景,进行了网架结构杆件变形检测,并结合现场网架结构构件损伤检测结果及有限元模型验算分析结果,进行了承载能力鉴定评级,对类似问题的解决提出参考意见,可为后续同类工程的检测鉴定提供借鉴。     

风吸作用下网架结构考虑屋面构件参与工作的可行性研究

为研究考虑屋面构件参与网架结构共同工作抵抗风吸作用的可行性,对各类构件的连接进行讨论,建立考虑檩条、屋面板等屋面构件的精细化有限元分析整体模型。结合某实际工程,通过分析比较檩条与屋面板对于网架结构变形及杆件受力的影响,得出在风吸作用下,考虑屋面构件在整体结构中参与工作是可行的。     

光纤布拉格光栅应变测量在天津奥体中心工程中的应用

基于光纤布拉格光栅的应变测试原理,在天津奥体中心体育场的钢屋盖结构中,运用光纤布拉格光栅进行吊装和撤撑的长期应变测试,并详细介绍了等强度悬臂梁的测试和长期荷载试验,以及在天津奥体工程中的测试部位布置和传感器安装的过程.结果表明,用光纤布拉格光栅系统测试钢结构的拉应力是切实可行的.同时,使用光纤布拉格光栅对大型钢结构进行长期健康监测具有良好的发展前景.     

温度自补偿光纤光栅应变传感器研制及其在索力测量中的应用

光纤光栅应变传感器在测量过程中存在温度和应变交叉影响的问题,且温度对应力测量结果影响较大。为获得精确的应力测量结果,必须大幅度减少或消除温度的影响。目前参考光栅法或温度测量系数修正法,难获得理想的结果。文中提出以截面对称的悬臂梁结构作为敏感元件,利用其上下表面拉压异号等应变和温度变化同应变的原理,通过在悬臂梁上下表面对称粘贴两根光纤光栅,利用结果差来消除温度影响,并提高测量灵敏度。文中对此种温度自补偿新型光纤光栅应变传感器的传感性能进行了研究,并将此类传感器安装在拉索的锚具上进行索力测量。研究结果表明:研制的光纤光栅应变传感器,能大幅度降低温度的影响,达到温度自补偿的目的;将此类传感器用于索力测量,具有较高的精度及灵敏度,能满足工程应用的实际需要。     

Detecting deformations in uncompacted strata by fiber Bragg grating sensors incorporated into GFRP

Coalfields based in east China, such as Huaibei, Datun, Xuzhou, Yanzhou, Yongxia and Huainan, have suffered paroxysmal shaft lining fracture and repeated deformation after repair in the last three decades. This phenomenon has required the development of fractured shaft lining repairing technology and a method for detecting rock strata settlement. It is proposed in this paper that, with the method of fiber Bragg grating sensor incorporated into GFRP, a sensing network of fiber Bragg grating wavelength division multiplexing (WDM)/spatial division multiplexing (SDM) mixing array composed of 18 fiber gratings is formed, and it is used for monitoring the settlement of uncompacted hydrous strata. It is the first time that the fiber Bragg grating sensing system is embedded into the 180-m deep uncompacted strata, and the field experiments are conducted at No. 3 Jingning Coal Mine. The layout of optical sensors, the fiber Bragg grating detecting system, the drilling of the borehole and the embedding method of fiber Bragg grating sensors are introduced. The monitoring results of fiber Bragg grating sensors are compared with groundwater level monitoring results. Engineering practice shows that the fiber Bragg grating sensors are working normally and they can be used to detect strain safely and stably.     

基于效率系数的组合钢桁梁优化设计方法

组合钢桁梁具有桁架结构的受力特征,同时还受节点性能和板桁组合作用的影响,受力机理复杂。传统有限元优化方法无法兼顾杆件和节点,为对组合钢桁梁设计方案进行快速、准确地优化,提出了一种基于效率系数的优化设计方法。在采用杆系有限元模型进行初步分析基础上,根据结构内力分布相似的假定,以杆件和节点承载力效率系数为优化指标对构件进行优化,再将优化方案代入有限元模型进行验证。以矩形钢管混凝土组合桁梁连续梁桥既有通用图集为依托工程,进行设计方案优化。结果表明:组合钢桁梁空间效应等因素产生的弯曲应力可达组合应力的15%～42%,弯矩产生的影响不可忽略,在计算杆件效率系数时应将弯矩和轴力同时考虑在内; 效率系数可直观反映组合钢桁梁构件应力状态,快速定位优化构件,还可依据杆件截面特征将优化方案细分至板件层面; 所提优化设计方法可对组合钢桁梁的节点和杆件进行统筹优化,避免反复进行有限元试算,显著提高优化计算效率。     

光纤光栅传感器在细石混凝土结构中的应用研究

光纤光栅传感器以其抗电磁干扰、质轻、耐腐蚀、信噪比高、易组成传感网络等优良的传感特性,成为近年来迅速发展的一种新型智能传感器,在结构试验与工程监测领域中有广阔的应用前景.本文首先介绍了光纤布拉格光栅应变传感器的测试原理以及光纤光栅传感技术在检测细石混凝土结构时采用的埋入工艺,并在上海旗忠网球中心整体静力试验中埋入了光纤光栅传感器,用于对细石混凝土模型受力全过程的应变测试.试验结果表明,光纤光栅传感器测试精度高,稳定性好,便于修复,完全能适用于细石混凝土的结构测试.     

新型U形软钢板阻尼器在网架结构中的减震控制研究

振动控制是结构抗震防灾的一种积极有效手段,目前对于大跨空间结构的振动控制技术不是很成熟,利用软钢板(Mild Steel)在反复循环荷载作用下具有稳定的滞回特性,设计了U形软钢板阻尼器,通过试验得出该阻尼器的滞回曲线,建立了该阻尼器分析模型。最后,将该阻尼器应用于平板网架结构,探讨了该阻尼器在空间结构中的减震控制理论和方法。通过地震反应时程分析,分析了其减震效果,对有控和无控状态下的节点位移和杆件内力进行对比分析。结果表明,该新型阻尼器可有效的减少网架结构的地震响应。     

Knotengestaltung hybrider Fachwerkkonstruktionen – Entwicklung neuartiger Tragwerkskonzepte unter Verwendung von Ultrahochleistungsbeton (UHFB)

Design of joints for hybrid truss structures. Truss constructions belong to the most efficient spatial structures in building history. Purely longitudinal stressed members are characterized by a minimum material expense. The application areas of truss members are as multiform as their embodiment. Recently, truss constructions increase importance due to their application within transparent tall buildings, stages, arenas, bridges etc. With the financial support of Bilfinger | Berger AG, at the University of Leipzig a bar‐shaped composite member was developed using a steel‐encased Ultra High Performance Concrete (UHPC). This new structural member is distinguished by its high load carrying capacity under compression stress as well as high ductility. Including an innovative joint solution, this hybrid composite bar is a reasonable, economic, and above all, an architectural appealing alternative to a conventionally designed truss structure. In the following contribution, some features of this member and the development of appropriate joints are described.     

Parametric Identification for a Truss Structure Using Axial Strain

Abstract:   The increasing use of advanced sensing technologies such as optic fiber Bragg grating and embedded piezoelectric sensors necessitates the development of strain-based identification methodologies. In this study, a three-step neural networks based strategy, called direct soft parametric identification (DSPI), is presented to identify structural member stiffness and damping parameters directly from free vibration-induced strain measurements. The rationality of the strain based DSPI methodology is explained and the theoretical basis for the construction of a strain-based emulator neural network (SENN) and a parametric evaluation neural network (PENN) are described according to the discrete time solution of the state space equation of structural free vibration. The accuracy, robustness, and efficacy of the proposed strategy are examined using a truss structure with a known mass distribution. Numerical simulations indicate that the average relative errors of identified structural properties were less than 5% and relatively insensitive to measurement noises .     

大连国际会议中心钢结构工程施工关键技术

大连国际会议中心主体结构采用多支撑筒体大悬挑、大跨度复杂空间结构体系,建筑造型独特,结构异常复杂,施工难度大,技术要求高。对大连国际会议中心钢结构工程施工技术进行了研究和探讨,重点介绍了竖向筒体型钢框架钢骨结构悬空安装技术、大悬挑大面积楼层桁架群塔安装技术、大跨度空间网格结构安装技术、空间弯扭结构安装技术和空中连廊安装技术等施工技术。这些技术措施保证了大连国际会议中心钢结构工程的顺利实施,确保了工程质量、施工安全和施工进度。     

萨摩亚游泳馆屋盖钢结构设计

萨摩亚游泳馆屋面造型为复杂的双曲面,结构体系为圆管和方管相贯节点桁架结构。由于该地区风荷载达到1.89 kN/m2,屋盖钢结构需要布置大量的支撑,同时主桁架支座节点处剪力很大,远远超出了规范的要求。通过建立整体结构的有限元模型,经过反复的计算,结果表明,结构和支撑的布置满足安全性和经济性的要求。混凝土柱顶采用斜坡平台将主桁架支座处的部分剪力转化为拉力或压力,从而使剪力值满足计算和构造的要求。根据计算结果、运输和安装的要求,进行节点设计。