多参数影响下网架结构中轴向约束杆件高温屈曲后强度特征

基于已有研究得出的网架杆件高温下瞬变约束刚度比的求解方法,开展了多参数影响下瞬变约束刚度比变化规律及伴随的轴力历程变化规律的分析。研究表明:在结构升温历程中,杆件瞬态约束刚度比均呈现出不同程度的下降趋势;杆件初始轴向约束刚度比及轴力历程受结构升温非均匀程度系数η、荷载比R、火源位置及结构跨度的耦合影响。随着结构温度分布趋于均匀(η值增大),杆件初始约束刚度比下降;随着火源位置从结构几何中心向边缘移动,在0.2≤η≤0.6取值范围,关键腹杆的初始约束刚度比依次递减,在0.7≤η≤0.8取值范围,则依次递增;随着结构跨度递增(24～36m),各关键腹杆的初始约束刚度比依次递减。中心火源场景中,在0.2≤η≤0.5且0.2≤R≤0.6取值范围,杆件具有高温屈曲后承载力;随着火源位置偏移及网架跨度增加,在0.2≤η≤0.5取值范围,杆件具有高温屈曲后承载力。     

局部火灾下基于数值方法的张弦梁力学特征参数分析

采用基于有限元理论开发的ANSYS软件建立了张弦梁数值分析模型,按温度增量法对其火灾历程中的力学反应进行分析。讨论了在升温历程中,温度场非均匀性、荷载比、垂跨比、火源半径、火源位置以及支座约束对张弦梁上弦钢梁及下弦预应力索力学特征的影响以及跨中挠度的变化历程。得出以下结论:随着温度分布非均匀性的减小,在升温历程中,上弦钢梁强度应力历程下降速率增大,而稳定应力呈先增加后下降趋势,下弦索应力变化很小;随着荷载比增大,结构临界温度降低,结构跨中挠度增长速率也变大;随着垂跨比的增大,结构受火失效截面位置发生改变,失效时对应的跨中挠度值呈非单调变化;常遇建筑火灾中的火源半径变化对关键单元的应力历程、承载力衰减历程及跨中挠度增长历程影响较小;当火源位置发生变化时,结构的失效单元将会发生变化,同时,对跨中位移历程有一定的影响;随着支座摩阻力的增加,结构热膨胀受到较大程度约束,在升温历程中,上弦钢梁跨中截面的应力显著增加,下弦索拉应力显著减小,同时结构产生显著的向上变形。上述研究结论可对进一步探明局部火灾下张弦梁结构的破坏机理提供参考。     

轴向约束杆件高温屈曲后强度对网架结构高温极限承载力的影响

局部火灾下,网架结构升温具有明显的非均匀性,结构中温度高的杆件热膨胀受到温度较低杆件的约束,使得网架结构的部分杆件具有显著的约束杆件高温力学特征。基于局部火灾下网架结构力学反应全过程数值追踪技术,考察结构升温非均匀性、结构荷载比、火源位置和结构跨度影响因素下,网架结构杆件高温屈曲后强度对整体结构抗火极限承载力的贡献。研究表明:当结构温度分布非均匀系数η在0.2≤η<0.6区间取值,且结构荷载比R在0.2～0.7范围内,杆件高温屈曲后强度对网架结构高温极限承载力有较大贡献;随着火源位置从网架几何中心偏移,杆件高温屈曲后强度对结构抗火极限承载力的贡献增大;随着网架跨度的增加,当结构荷载比R≤0.5时,杆件高温屈曲后强度对结构抗火极限承载力的贡献逐渐增大,当荷载比R>0.5时,杆件高温屈曲后强度对结构抗火极限承载力的贡献先逐渐减小然后转变为逐渐增大。上述研究结论可为建立网架结构第2阶段失效准则提供理论依据。     

局部火灾下基于网架热力效应解耦方法的杆件约束刚度求解

局部火灾下,网架结构整体升温呈非均匀状态,由于各杆件轴向的温度膨胀变形不同,导致了杆件间的轴向约束效应,这种轴向约束使网架结构杆件受火屈曲后仍具有一定的承载力.定量确定网架结构杆件间的相互约束是正确评价杆件抗火承载力的重要条件.分别将上、下弦杆层连续化,参考拟夹层板法,基于力平衡方程和位移协调方程,分别得到非均匀温度场中考虑温度膨胀效应和静力荷载效应的网架上、下弦杆层的面内位移及竖向挠度解析解.同时采用数值分析方法,分别得到非均匀温度场中,在温度、杆件间相互约束和静力荷载耦合作用下的网架上、下弦杆层面内及竖向位移数值解以及杆件间相互约束效应产生的附加温度内力.上述位移解析解与数值解之差值即为网架各杆件在约束效应下所产生的轴向变形,该轴向变形量与附加温度内力之比,即为杆件的轴向约束刚度.这种轴向约束刚度计算方法有效地将杆件由于温度膨胀受到约束产生的轴向变形量从耦合效应中剥离出来,从而较准确地得出升温历程中杆件间的瞬态约束刚度.     

软土深层地下空间试验基地新型施工技术评估方法

上海40 m以内的地下空间开发利用已趋于饱和,40～100 m将成为地下空间后续开发的主要范围.针对深层地下空间开发的新工艺、新材料及新设备,未经试验直接应用于实际工程建设将存在极大的施工风险.鉴于此,拟建立上海软土深层地下工程试验基地,为新型施工技术提供试验场地,并对其进行测试与评估,验证施工质量与安全,为实际工程应...     

极小空间条件下应用全方位高压喷射注浆进行地基加固的技术试验

针对在极小空间条件下应用全方位高压喷射注浆进行地基加固、实现既有地下空间扩展和功能提升这一重要研究课题,研制了小型钻机及钻管,采用一种全方位高压喷射注浆加固技术,使施工的净高要求减至2.5 m,顺利地达成了极小空间条件下进行地基加固的目标,实现了良好的社会和经济效益。