承载结构（精选十篇）
承载结构 篇1
本文通过比较主体结构设计时是否考虑围护结构承载作用, 对地下结构设计方案进行优化, 达到节省空间、节约成本的目的。
1 工程概况
某市在市中心区域建设步行街和地下商业街, 地下商业街为地下2层框架结构, 全长约1 km, 宽度约20 m, 顶板覆土约3 m, 结构全高为12 m, 基坑开挖深度约15 m。
根据地质勘查报告, 工程场地地形平坦, 上覆土层主要由原路面混凝土、杂填土、粉砂、卵石、淤泥质土和白云岩组成, 设计计算地下水位取地面以下1 m。基坑开挖围护结构采用800 mm@950 mm钻孔灌注桩+800 mm高压旋喷桩止水帷幕+609 mm钢管内支撑, 钻孔桩嵌入基坑底完整岩石深度为3.4 m, 高压旋喷桩止水帷幕深度为地面至完整中风化岩层以下1 m, 基坑围护结构形式及钻孔柱状图如图1所示。
2 计算原则及方法
地下商业街主体结构设计使用年限为50年, 迎土面混凝土构件的环境类别为二-a, 内部混凝土构件的环境作用等级为一类, 相应的钢筋混凝土结构的裂缝允许开展宽度迎土面为0.2 mm, 背土面为0.3 mm, 进行裂缝计算时, 取荷载准永久组合“恒载×1.0+活载×0.6”。主体结构计算尺寸如表1所示, 主体结构计算荷载取值如表2所示。
mm
计算软件采用SAP84-V6.5, 分别按不考虑围护结构承载作用、按经验考虑围护结构承载作用、建立围护结构和主体结构共同承载模型进行计算分析。
3不考虑围护结构承载作用
不考虑围护结构承载作用时, 采用平面框架计算, 土层对结构的作用采用分布水土压力及一系列不能受拉的弹簧进行模拟, 水土侧压力直接作用在结构外墙上, 围护结构的承载作用作为结构安全储备, 计算时不考虑, 将结构视为底板置于弹性地基上的平面框架进行分析, 计算模型简图如图2所示, 计算荷载取值如表2所示。
按设计使用年限50年, 取荷载准永久组合计算不考虑围护结构承载作用时主体结构弯矩, 计算结果如图3所示。
4按经验考虑围护结构承载作用
按经验考虑围护结构承载作用时, 计算模型与不考虑围护结构承载作用时计算模型相同, 如图2所示。按经验考虑围护结构承载, 根据围护结构的形式及围护结构与主体结构外墙刚度比, 围护结构分摊一部分岩土侧压力, 分摊后结构外墙按承受100%水压力+25%岩土侧压力进行计算, 外墙承受的岩土侧压力取值如表3所示, 其他计算荷载取值如表2所示。
k N/m
按照设计使用年限50年, 取荷载准永久组合计算按照经验考虑围护结构承载作用时主体结构弯矩, 计算结果如图4所示。
5 围护结构与主体结构共同承载
围护结构与主体结构共同承载时, 根据围护结构形式, 把围护结构模型加入到原计算模型中, 建立围护结构与主体结构共同承载的计算模型。计算模型中, 围护结构计算刚度按50%折减, 围护结构与主体结构共同承载, 岩土侧压力作用于围护结构之上, 而不是直接作用于主体结构外墙, 计算模型简图如图5所示, 计算荷载取值如表2所示。
按设计使用年限50年, 取荷载准永久组合计算围护结构与主体结构共同承载时主体结构弯矩, 计算结果如图6所示。
6 对比分析
对比不考虑围护结构承载作用、按经验考虑围护结构承载作用、建立围护结构和主体结构共同承载模型进行计算时, 荷载准永久组合下结构外墙各控制点弯矩值如表4所示。
将三种计算方法计算出的结构外墙各控制点弯矩值绘制成折线图进行比较, 如图7所示。
根据图7所示, 不考虑围护结构承载作用时, 结构外墙各控制点弯矩绝对值较大, 而按经验考虑围护结构承载和建立共同承载计算模型时结构外墙各控制点弯矩绝对值明显减小, 减小幅度约为20%, 且后两种方法计算出的弯矩折线图具有很高的相符度。
按围护结构和主体结构共同承载计算结果, 进行结构外墙配筋计算, 当配置钢筋为直径28 mm间距150 mm时, 结构外墙最大裂缝为0.177 mm, 满足要求。如按不考虑围护结构承载作用计算结果进行结构外墙配筋计算时, 当配置钢筋为直径28 mm间距150 mm时, 结构外墙最大裂缝为0.218 mm, 不满足要求, 需增加结构外墙厚度或加大配筋。
不考虑围护结构承载作用时, 采取了太多的不合理安全储备措施, 造成各方面资源的浪费, 不符合时代发展的要求;按经验考虑围护结构承载作用时, 虽然节省了空间和成本, 但是无理论依据, 结构安全性和可靠性得不到保证;建立围护结构与主体结构共同承载模型进行计算, 是在保证结构安全的前提下, 合理减小外墙厚度和配筋, 既经济又保证了结构的安全。
7 结语
1) 建立围护结构和主体结构共同承载模型进行计算的设计方法符合实际, 与经验方法相符合, 为经验方法提供了理论依据。
2) 地下结构设计时考虑围护结构的承载作用是设计创新、技术进步的体现, 符合时代的发展, 在保证结构安全的前提下, 合理减小外墙厚度和配筋, 能够节省空间、节约成本, 具有良好的社会经济效益。
摘要：结合某市地下商业街结构设计实例, 通过比较不考虑围护结构承载作用、按经验考虑围护结构承载作用、建立围护结构和主体结构共同承载模型进行计算分析, 对地下结构外墙设计进行了优化, 并研究了考虑围护结构承载作用对地下结构外墙设计的影响, 提出了围护结构与主体结构共同承载的设计创新方法, 既保证设计方法符合实际, 同时又为经验方法提供理论依据。
关键词：围护结构,计算模型,地下结构,设计创新
参考文献
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承载结构 篇2
一、单项选择题（共 25题，每题2分，每题的备选项中，只有1个事最符合题意）1、2002年3月完成的某工程，按2001年3月签约时的价格计算工程款为100万元，合同规定：调值公式中的固定系数为0.2，人工费占调值部分的50%。调值公式中的各项费用除人工费上涨15%外均未发生变化，则2002年3月的工程款经过调值后为__万元。A．106.0 B．107.5 C．112.0 D．115.0
2、在主体专业系数法编制投资估算时，通常采用__为基数。A．设备费
B．工艺设备投资 C．直接建设成本 D．建筑安装工程费
3、某工程共有三个方案，经过分析后得知：方案一的功能评价系数为0.61，成本评价系数为 0.55；方案二的功能评价系数为0.63，成本评价系数为0.6；方案三的功能评价系数为0.69，成本评价系数为0.50。则根据价值工程原理确定的最优方案为__。A．方案一 B．方案二 C．方案三 D．无法判断
4、按照我国现行规定，各种经营性固定资产投资项目必须实行资本金制度，但__不实行资本金制度。
A．国有单位的基本建设项目 B．技术改造项目 C．房地产项
D．财政预算内资金投资建设的公益性项目
5、现浇混凝土基础不包括__。A．带形基础
B．毛石混凝土基础 C．独立基础 D．设备基础
6、关于挖土机械挖土的特点，以下说法正确的是（）。A．正铲挖土机：前进向上，自重切土 B．反铲挖土机：后退向下，自重切土 C．拉铲挖土机：后退向下，强制切土 D．抓铲挖土机：直上直下，自重切土
7、在项目寿命周期成本分析中，为了权衡系统维持费中各项费用之间的关系，可采取的措施是__。
A．采用计划预修，减少停机损失 B．采用整体结构以减少安装费用
C．将预知维修系统装入机内，减少备件的购置量 D．改善设计材质以降低维修频度
8、由出厂管、出站管和城市道路干管组成，将燃气从气源厂或储配站送至城市各用气区域的管道称为__。A．输气干管 B．中压输配干管 C．低压输配干管 D．配气支管
9、S形曲线是根据甘特图绘制出的__。A．时间—投资曲线 B．时间—质量曲线 C．时间—累计投资曲线 D．挣值曲线
10、《标准施工招标文件》中合同条款规定的可以合理补偿承包人索赔工期、费用和利润条款有__。
A．发包人要求向承包人提前交付材料和工程设备
B．发包人提供基准资料错误导致承包人的返工或造成工程损失 C．发包人要求承包人提前竣工
D．发包人原因导致的工程缺陷和损失
11、当某项目折现率i1＝10%时，财务净现值FNPVl=200万元；当i2＝13%时，财务净现值 FNPV2＝-100万元。用试差法计算财务内部收益率约为__。A．11% B．12% C．13% D．14%
12、施工中发现影响施工的地下障碍物时，承包人应于__h内以书面形式通知工程师。A．4 B．8 C．24 D．48
13、大修周期与寿命期内大修理次数的关系应该是__。A．大修周期＝寿命期内大修理次数+1 B．大修周期＝寿命期内大修理次数 C．大修周期＝寿命期内大修理次数-1 D．大修周期＝寿命期内大修理次数+经常修理次数
14、预算定额的人工工日消耗量应包括__。A．基本工和其他工 B．基本工和辅助工 C．基本工和人工幅度差
D．基本工、其他工和人工幅度差
15、工程造价的层次性取决于（）。A．工程复杂度 B．工程投资额 C．工程的层次性 D．影响造价的因素
16、世界银行贷款项目的建设周期中，前四个阶级的先后顺序是__。A．项目准备、项目谈判、项目评估、项目选定 B．项目选定、项目评估、项目谈判、项目准备 C．项目准备、项目评估、项目选定、项目谈判 D．项目选定、项目准备、项目评估、项目谈判
17、工程师通知承包人进行工程计量，承包人在约定时间未派人参加，则__。A．单独计量有效 B．单独计量无效 C．应推迟计量时间
D．单独计量后请承包人确认
18、某项目施工现场占地面积80000m2，其中，待建建筑物占地面积70500m2，临时设施占地面积3000m2，材料堆场占地面积3500m2。经计算，该项目的施工现场场地综合利用指标为__。A．0.68 B．0.37 C．0.32 D．0.08
19、必须在酸性固化剂的作用和加热下才能固化的涂料是（）。A．环氧树脂涂料 B．沥青漆
C．呋喃树脂漆 D．无机富锌漆
20、根据材料消耗的性质划分，施工材料可以划分为__。A．实体材料和非实体材料
B．必须消耗的材料和损失的材料 C．主要材料和辅助材料
D．一次性消耗材料和周转材料
21、某项目建设期为3年，建设期内每年年初贷款100万元，年利率为10%。若在运营期第4年初至第6年末等额还款100万元，在运营期第8年底全部还清贷款本利和，尚需偿还__万元。A．380.00 B．148.10 C．218.94 D．186.84
22、根据我国相关规定，对申请造价工程师初始注册的，注册初审机关应当自受理申请之日起__日内审查完毕，并将申请材料和初审意见报国务院建设主管部门(简称注册机关)。注册机关应当自受理之日起__日内作出决定(注：按新的《注册造价工程师管理办法》答题)。A．10，20 B．20，20 C．5，10 D．20，5
23、某总承包单位获得发包人支付的某市区工程施工的全部价款收入1000万元，其中包括自己施工的建筑安装工程费800万元，合同约定需支付给专业分包方的工程结算款100万元，由总承包单位采购的需安装的设备价款100万元，则该总承包单位为此需缴纳的营业税为__万元。A．31.5 B．30.69 C．27 D．28.98
24、设备小管道气压试验所用的气体为__。A．空气 B．二氧化碳
C．压缩空气或惰性气体 D．氧气
25、在平均利润率不变的情况下，利率高低取决于金融市场上借贷资本的供求情况，下列叙述正确的一项为（）。A．借贷资本供过于求，利率上升 B．借贷资本求过于供，利率下降 C．借贷资本供过于求，利率下降 D．二者无必然联系
二、多项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，有2个或2个以上符合题意，至少有1个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）
1、城镇燃气管道系统主要包括有__。A．输气干管 B．高压输配干管 C．中压输配干管 D．低压输配干管
2、对项目风险的分析和评估应该在（）阶段完成。A．投资决策分析 B．融资决策分析 C．融资结构分析 D．融资谈判
3、下列说法错误的是（）。
A．木门、窗套按设计图示数量计算 B．窗帘盒按设计尺寸长度计算
C．抹灰面油漆按设计图示尺寸以面积计算 D．裱糊按设计图示尺寸以面积计算
4、圈梁如被门窗切断而不能在同一水平面内连续封闭时，应在洞口上方设置一附加梁，附加梁与墙的搭接长度应__。
A．小于与圈梁之间的垂直间距h的2倍，且不应小于1.00 m B．大于与圈梁之间的垂直间距h的2倍，且不应大于1.00 m C．大于与圈梁之间的垂直间距h的2倍，且不应小于1.00 m D．大于与圈梁之间的垂直间距h的2倍，且不应小于1.50 m
5、在价值工程活动中，所绘制的功能系统图是指按照一定的原则和方式将定义的功能连接起来的一个完整的功能体系。在该体系中，上级功能和下级功能分别是指（）。
A．目标功能和手段功能 B．基本功能和辅助功能 C．必要功能和过剩功能 D．使用功能和美学功能
6、按照《建设工程施工合同(示范文本)》的规定，工程变更不包括__。A．施工条件变更
B．增减合同中约定的工程量
C．有关工程的施工时间和顺序的改变 D．工程师指令工程整改返修
7、基础与墙身使用不同材料，位于设计室内地坪±__mm 以内时以不同材料为界，超过±__mm，应以设计室内地坪为界。A．55；310 B．100；500 C．150；550 D．300；300
8、《钢筋混凝土工程施工验收规范》规定，石子最大颗粒尺寸不得超过（）。A．结构截面最小尺寸的3/4 B．结构截面最小尺寸的1/2 C．结构截面最大尺寸的1/2 D．结构截面最小尺寸的1/4
9、建设项目工程造价在量上和__相等。A．固定资产投资与流动资产投资之和 B．工程费用与工程建设其他费用之和
C．固定资产投资与固定资产投资方向调节税之和
D．项目自筹建到全部建成并验收合格交付使用所需的费用之和
10、__是指在考虑了资金时间价值的情况下，以项目每年的净收益回收项目全部投资所需要的时间。A．静态投资回收期 B．动态投资回收期 C．投资收益率 D．投资利润率
11、（）项目管理规划作为指导项目管理工作的纲领性文件，应对项目管理的目标、依据、内容、组织、资源、方法、程序和控制措施进行确定。A．项目管理规划大纲 B．项目管理规划
C．项目管理实施规划
D．发包方的项目管理规划
12、甲公司与乙公司于2006年5月16日签订了一份设备租赁合同，其中规定乙公司应于2007年3月2日付租金。甲公司按合同规定履行其义务后，乙公司未按期付租金。则该笔租金的诉讼时效至（）期满。A．2009年3月2日 B．2008年5月16日 C．2008年3月2日 D．2007年5月16日
13、用于承受主要负荷和较强连续振动的设备的垫铁为（）。A．矩形垫铁 B．斜垫铁 C．开口垫铁 D．垫圈
14、总投资在2亿元以下的中央投资、中央和地方合资的大中型和限额以下项目的可行性研究报告应__。
A．经国家计委审查后报国务院审批 B．报行业归口主管部门审批 C．报国家计委审批
D．报国家建设行业主管部门审批
15、关于网络计划技术说法正确的是（）。A．双代号时标网络图中的波浪线代表虚工作
B．双代号网络图中，某工作的最迟完成时间包括其最早完成时间和总时差 C．双代号网络图中，工作总时差和自由时差相等的工作为关键工作 D．单代号网络图不便于计算网络参数
16、质量检查和隐蔽工程验收工作造成的工时损失属于__。A．辅助用工 B．人工幅度差 C．基本用工 D．超运距用工
17、《建设工程施工合同示范文本》附有三个附件，不属于其附件的是__。A．承包人分包工程一览表 B．承包人承揽工程项目一览表 C．发包人供应材料设备一览表，D．工程质量保修书
18、下列关于Partnering模式的讨论中，正确的是__。
A．参与Partnering模式的有关各方必须是完全自愿，而非出于任何原因的强迫 B．Partnering模式需要参与各方的高层管理者的认同、支持和决策 C．Partnering强调参与各方之间的合作精神，但不需要有组织保证 D．参与Partnering协议的各方应该资源共享、风险公担
E．Partnering模式是区别于总分包模式、平行承包模式、CM承包模式等，独立存在的工程管理模式
19、为了规范造价工程师的职业道德行为，提高行业声誉，造价工程师在执业中应信守的职业道德行为准则包括__。
A．遵守国家法律、法规和政策，执行行业自律性规定，珍惜职业声誉，自觉维护国家和社会公共利益
B．遵守“诚信、公正、敬业、进取”的原则，以高质量的服务和优秀的业绩，赢得社会和客户对造价工程师职业的尊重
C．勤奋工作，独立、客观、公正、正确地出具工程投资成果文件，使客户满意 D．诚实守信，尽职尽责，不得有欺诈、伪造、作假等行为
E．尊重同行，公平竞争，搞好同行之间的关系，不得采取不正当的手段损害、侵犯同行的权益
20、根据我国现行有关资本金制度的规定，除国家对采用高新技术成果有特别规定外，以工业产权、非专利技术作价出资的比例不得超过投资项目资本金总额的__。A．10% B．20% C．25% D．30%
21、绘制分部工程流水施工进度计划图时，首先应确定__。A．流水方式 B．搭接方法
C．主导施工过程 D．工作连续性
22、下列关于项目负债筹资的表述中，正确的是__。
A．银行贷款的流动性越高，资金的安全性和效益性就越低 B．发行企业债券，原投资者对企业的控制权不变 C．一般情况下，融资租赁的资金成本较低
D．通过国际金融组织贷款可以较快筹集大额资金，但利息和费用负担较高
23、锅炉放水旋塞的内径不得小于（）mm。A．8 B．10 C．14 D．18
24、价值工程的目的是寻求__。
A．以最低的生产成本实现最好的经济效益 B．以最低的生产成本实现使用者所需功能
C．以最低的寿命周期成本实现使用者所需的必要功能 D．以最低的寿命周期成本可靠地实现使用者所需功能
全承载式客车车身结构设计管窥 篇3
关键词：全承载式客车；车身结构设计；客车结构设计
一、客车结构设计的力学理论
与非承载式客车和半承载式客车相比，全承载式客车的车身重量较轻，刚性和结构的强度更高，在进行制造加工时，构件成型过程更加简洁，材料的利用率高，整体的重心较低，车子的稳定性好。全承载式客车最大的优势就是其较高的被动安全性。但是，如果不注意车身机构的传力路线，就无法体现出全承载式客车相对于其他两种类型客车的优点，会浪费制造材料，也无法保证安全性。因此，在研究全承载式客车的车身结构时，就要对车身结构的传力路线进行分析。
非承载式、半承载式和全承载式这三种客车的分类是按照客车的车身结构的承载方式来划分的。非承载式和半承载式客车都有一个较为明显的底盘大梁，但是全承载式客车的底盘是直接安装在车身的结构上的，整个车身具有整体性，是一体的。由于全承载式客车的车身结构是由小截面的管材焊制成的。这种小截面的管材沿杆向力的承受能力较强，但是抗弯曲能力较弱，易发生形变，因此应在进行结构设计时，通过巧妙合理的设计，将管材所承受的弯曲力转化为沿杆向力，来保持车身结构的稳定性。所以，在进行设计时应更重视强度问题，而不是刚度，在进行车身结构的设计时用“强度理论”进行控制。使全承载式客车的车身结构满足并实现其对强度的要求，增强车辆的整体性能。
二、 全承载式客车的车身结构设计
（一）车身结构设计
由于全承载式车身结构主要是由小截面的方钢结构构成的，这种结构应对承载的力进行设计和转移。通过精密的计算和测试，来确定车身结构的承重力分布，探究出管材的形变规律，来对整体的结构进行调整，使承受力进行转变，降低管材的形变度，增强整体结构的强度。在设计的过程中还要注意以下几个问题。
1.检验和计算车身骨架结构的强度，保证不会发生一定程度的形变，保持整体车架结构的稳定性。
2.检验和计算车身骨架结构的刚度，来满足舒适度和其他装配部件的要求。
3.对车身结构进行NVH分析和计算，来使得车身保持一定的动态性。
4.对结构进行优化设计并选取适当的材料，降低车身的重量。
如果时间和精力允许的话，最好可以在进行结构设计时，加入碰撞和侧翻的分析，来进行动态状况的预测并根据设想来进行计算，将实际的数据与车体测算出的数据结合分析，再进行设计，能够更好地增强车辆的安全性。
（二）前后围结构设计
前后围结构能够连接侧围骨架和车顶骨架，使车体相连，构成一个刚性的框架。还能安装和固定玻璃、灯具、刮水器等设备。还能在车辆发生碰撞时，起到一个保护作用，是车辆的安全保护部件。所以在对前后围结构进行设计时，应注意以下几点。
1.在进行前后围结构的设计时，要注意设计合理的结构，设计车辆侧围与车顶的连接，确保车辆的整体性。注意车辆侧围与整体车架的连接，确保车体结构的刚性。
2.设计并计算前后围的骨架，使之能与玻璃钢进行贴合，还要注意与前后窗的安装接口保持良好的贴合度，确保窗户准确安装，不会发生挤压。
3.设计时，要注意加强前围的承载性，注意前围的形状设计，一定要抗挤压，抗撞击，将侧围与底架设计为一个整体，增强车辆的抗撞击能力。尤其是在与较低的轿车发生撞击是时，可以有效地预防在撞击发生后，一些物体进入车内对乘车人员造成二次伤害。以此来提升车辆的安全性。
（三）车顶结构设计
车顶结构有着连接侧围和前后围的作用，是整个车辆形成一个封闭的整体。车顶结构还起到了承受负载，承受行驶中产生的部分压力。所以，要从这三点出发，来对车顶进行设计。
1.将车顶的弧杆件对应侧窗进行布置，更好地对行驶中承担的压力进行传递，增强稳定性。
2.对于车顶弧杆件，要选取适当的尺寸规格，来提升抗扭曲、抗弯的能力。在保证车顶的弧杆件能够使车顶具备一定的强度和刚度时，可以适当地减少一些不必要的弧杆件，来减少车顶的重量，进行结构的优化设计，并减少焊接工作的不必要的工作量。
3.在进行车顶的结构设计时，要对车顶弧杆件的结构进行合理的设计和搭配，来保证弧杆件贯穿车顶，这样能够有效地提升车顶的抗扭曲性，提升整个车架的刚度。
4.由于车顶的纵梁作用较小，对维持整体结构的稳定性的贡献较低，在选取材料时，可以选取规格较小的纵梁，提升车顶空间的利用率，减少车顶的重量。并综合考虑其他设备的安装空间，来对纵梁的放置位置进行设计，当支撑的强度达到标准后，适当地减少一些不必要的纵梁，来减轻车体的重量。
通过对整个全承载式客车车身结构的设计后，还要进行相关的理论计算和试验验证。通过理论计算，来计算整个车身结构的着力点、受力的分布规律，来为接下来的调整提供数据支持。仅仅是设计是不够的，试验是必须的。实践才是检验真理的唯一标准。通过试验来检验出设计上的不足，并及时地对存在问题的地方进行处理，进一步地进行优化设计，大幅度地提升车辆的性能。
三、总结
作为我国未来客车发展的主流，全承载式客车的车身结构十分重要。应从设计上提升全承载式客车车身结构的稳定性、安全性，并在进行设计时考虑到加工制造方面的难点，更好地优化全承载式客车的性能，提升客车的安全性，进而提升我国交通的安全性。
参考文献：
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拱形屋盖结构承载能力分析 篇4
拱形屋顶就是用专业机组制作成具有波纹的拱形钢板, 并经过锁缝连接并安装形成的拱形屋盖结构。拱形屋盖结构的结构形式具有施工简易、造价低、外形美观、承载能力好、材料方便等优势, 因而成为我国目前大跨度仓库中最常用的结构形式之一。由于该结构的临界承载能力是物理以及结构共同作用的结果, 其结构受力形式较一般的钢架结构体系复杂。
1 典型事故
由于对结构特性的认识不足, 以及相关施工经验的缺乏, 我国出现了多起大跨拱形屋盖结构坍塌事件, 造成了较大的经济损失以及人员伤亡。我国北部某地区接连下了多场大雪, 根据相关报道降雪量为多年罕见, 并伴有大风。此次降雪共造成该地区10 余处拱形屋盖结构发生了坍塌, 所照成的经济损失超过数千万元。除此以外, 我国东北某地区突发暴风雪, 并伴有6 级大风, 造成了当地多处大跨拱形屋盖结构如游泳馆、库房、训练馆等发生了坍塌, 并造成了400 余万元的经济损失。
事故发生以后, 有关专家对事故原因进行分析。得到以上两个大跨拱形屋盖结构坍塌事故的多方面原因, 但是主要原因是此类结构是新引进的结构形式, 国内对于拱形屋盖结构的相关性能尚未有明确的认知, 设计方法不成熟, 对结构的承载能力预测不足。
2 有限元计算
为了了解拱形屋盖结构的承载能力, 运用ansys有限元计算软件对拱形屋盖结构建立模型。本例为一个跨度为15 m、高为10 m的厂房结构, 上部拱顶拱高为5 m, 对拱形屋盖结构建立模型后并划分网格进行求解, 本结构使用固定端进行约束, 并在拱顶上施加30 k N的单向集中荷载。
对有限元模型进行求解以后, 可以通用进行后处理查看结构的变形以及应力等静力响应指标。所得到的模型静力响应云图如图1、图2 所示。
根据图1、图2 可以看出, 在上部拱顶上施加了单向集中荷载以后, 拱形屋盖结构的应力以及变形具有较大的变化, 。由于在拱顶上施加的荷载, 因此拱顶的变形量最大, 变化量为4. 3 cm, 由于支柱底部有固定端进行约束, 因此所发生的位移量最小, 变形量为0, 除此以外, 由于拱形结构在受到上部竖向力作用下会产生一定的水平推力, 因此连接俩拱脚支点的横向拉杆产生了较大的拉伸变形。根据拱形屋盖结构应力云图也可以看出, 由于拱式结构具有较好的分散受力优势, 因此上部拱形结构所受的应力响应量较小, 由于固定端的约束, 因此支柱底端的应力量最大, 为87. 3 MPa, 由于拱脚应力与支柱脚步的应力方向相反, 因此在支柱中部的应力最小, 为2 983 Pa, 这与钢架结构在上部施加竖向荷载后的应力变化形式是有区别的。
3 结语
根据对拱形屋盖平面结构进行有限元分析, 可以得到其在竖向作用下的承载能力, 拱结构的屋顶在收到竖向力作用的时候, 会产生一定的水平推力, 而作为库房的拱形屋盖结构常常是以带构造柱砌体墙作为下部结构, 此时的砌体结构很难承受水平推力。
除了结构体系的受力选择不当之外, 还与此类结构的施工方案不成熟、施工管理混乱等原因有关, 在今后对此类结构的设计与施工应当更为注意。
参考文献
[1]程亨华, 刘铁军.拱形波纹钢屋盖结构罩棚坍塌事故浅析与防范建议[J].粮食流通技术, 2007 (2) :11-13.
承载结构 篇5
关键词: 梁板结构 加固 碳纤维
引言
碳纤维布加固修补结构技术是一种新型的结构加固技术,它是利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面, 以达到对结构及构件加固补强的目的。碳纤维材料(CFRP)用于混凝土结构加固修建筑工程管理论文补的研究始于上世纪 80 年代美、日等发达国家, 我国起步较晚, 在 20 世纪 90 年代后期国内才开始碳纤维加固技术的研究与应用, 并且已经取得了一定的成果, 在工程中得到日益广泛的应用。
1.梁、板承载力不足的原因及加固目的
1.1 梁、板承载力不足的原因(1)由于施工过程中混凝土强度达不到设计要求, 或因钢筋少配、误配而引起梁、板等受弯构件承载力不足。(2)在设计方面引起梁、板等受弯构件承载力不足最主要的原因是计算简图与梁、板实际受力情况不符合, 或者荷载漏算、少算。(3)使用过程中严重超载也会导致梁板承载力不足。(4)其他原因:地基的不均匀沉降, 使梁中产生附加应力;采用了不成熟的构件;构件形式带来的影响。例如, 采用薄腹梁虽有不少优点, 但是有一定数量的薄腹梁产生较严重的斜裂缝;构件耐久性不足导致钢筋严重锈蚀甚至锈断, 严重影响承载力。引起承载力不足的原因, 除上述例举外, 还有钢筋锚固不足、搭接长度不够、焊接不牢以及荷载的突然作用等等。
1.2 补强加固的目的(1)提高结构、构件的强度;(2)提高结构、构件的稳定性;(3)提高结构、构件的刚度;(4)提高结构、构件的耐久性。
2.混凝土加固结构的受力特性
对已建的结构进行加固, 其受力性能与一般未经加固的普通结构有较大的差异。首先, 加固结构属于二次受力结构, 加固前原结构已有载荷作用受力(即第一次受力), 原结构存在一定的压缩(或弯曲)变形, 同时原结构混凝土基本已经完成收缩变形;而加固一般是在未卸荷下进行的, 新加部分在新增荷载时, 即第二次加载下, 才开始受力, 导致新加部分的应力、应变滞后于原结构的应力、应变。因此, 新、旧结构不能同时达到应力峰值, 破坏时, 新加部分可能达不到自身的极限状态。其次, 加固结构新、旧两部分存在整体工作问题, 整体工作的关键在于结合面能否有效地传递剪力。由于加固结构有上述的受力特征, 决定了其计算方法和构造处理以及施工要求, 不同于普通混凝土结构。
3.碳纤维加固
3.1 适用范围(1)适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补, 如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构。(2)基层混凝土的强度等级不低于 C15。
3.2 工艺流程工艺流程: 表面处理→卸荷→涂底胶→找平→涂面胶→粘贴→粉刷保护。
3.3 粘贴碳纤维片材进行受弯加固的破坏形态粘贴碳纤维片材进行受弯加固的破坏形态主要有以下几种:(1)受拉钢筋先达到屈服, 然后受压区混凝土压坏, 此时碳纤维片材尚未达到其容许拉应变;(2)受拉钢筋先达到屈服, 碳纤维片材已超过其容许拉应变, 并达到极限拉应建筑工程管理论文变而拉断, 此时受压区混凝土尚未压坏;(3)由于碳纤维片材的加固量过大, 在受拉钢筋达到屈服前, 受压区混凝土已首先压坏;(4)在达到正截面承载力前, 碳纤维片材与混凝土基面已产生剥离破坏。
3.4 碳纤维加固特点碳纤维加固是利用碳纤维布和结构胶对构件进行加固处理, 具有以下特点:
(1)抗拉强度高, 是Ⅱ级钢筋的 10 倍以上。(2)轻质、柔软、易粘贴、质量易于保证, 不增加结构自重及截面尺寸。加固时不需螺栓、铆钉固定, 对结构扰动小, 可更好保护结构整体性。(3)广泛应用于桥梁和建筑加固, 特别适用于各类曲面结构。适用面广, 质量易保证。(4)耐久性好,耐酸、碱、盐及大气环境腐蚀,耐持久性能佳。(5)可提高柱延性(抗震能力)2 至 4倍, 提高梁、板的抗弯能力 30%～100%,增强梁、柱抗剪能力 30%～80%, 提高柱、墙承压能力 20%～50%。(6)加固修补后,基本不增加原结构自重及原构件尺寸。(7)施工便捷, 工效高, 没有湿作业,不需现场固定设施, 施工占用场地少。
3.5 一般构造要求(1)当碳纤维布沿其纤维方向需绕构件转角处粘贴时, 转角处构件外表面的曲率半径应不小于 20mm。(2)碳纤维布沿纤维受力方向的搭接长度应不小于100mm。当采用多条或多层碳纤维布加固时,各条或各层之间的搭接位置宜相互错开。(3)为保证碳纤维可靠地与混凝土共同工作,必要时应采取附加锚固措施。
3.6 施工安全及注意事项(1)碳纤维片材为导电材料, 使用碳纤维片材时应尽量远离电气设备及电源。(2)使用中应避免碳纤维片材的弯折。(3)碳纤维片材配套树脂的原料应密封储存, 远离火源, 避免阳光直接照射。
(4)树脂的配制和使用场所, 应保持通风良好。(5)现场施工人员应根据使用树脂材料采取相应的劳动保护措施。
4.结语
碳纤维加固技术对于混凝土结构及构件的补强加固效果十分理想,在基本不增大梁的截面尺寸及自重的前提下,该技术在施工工期、材料耐久性、施工质量等方面均达到了业主的要求,其综合经济效益和社会效益良好,具有较大的推广使用价值。
参考文献:
IP承载网承载软交换接入方式 篇6
关键词：IP承载网；软交换
1 概述
IP技术是IP软交换承载网的核心。IP软交换承载网是为视频、语音、数据等多种业务提供承载的软交换网络。它既保证了电信业务网IP化演进时未来几年对IP承载的刚需，也保证了长期的IMS网络、软交换网络和无线3G网络等的演进，同时保证了基于IP的公众数据业务（通信级）的有效开展。运营商发展基于IP的软交换承载网将是大势所趋。
2 IP承载网简介
2.1 IP承载网定义
IP承载网是各运营商以IP技术构建的专网，用于承载视讯、软交换、VPN重点客户等对传输质量要求较高的业务。它采用具有高可靠性的双归属、双星、双平面设计，细致设计了各类情况下的流量切换模型。IP承载网采用先进技术（如FRR、BFD、MPLS TE等），可以快速检查诊断出网络断点，有效缩短故障链路、故障设备等的倒备时间。网络设计方面要求IP承载网轻载其承载的业务，并在二层、三层部署QOS质量保证，为其所承载的业务提供全面质量保证。由于以上措施的有效部署，奠定了IP承载网由于其它承载网络的基础，它不但具备IP网络的承载业务灵活的优点，而且具有高扩展性、低成本的特点，同时兼具传输系统的高安全性和高可靠性的优势。
2.2 IP承载网结构
IP承载网一般采用分层的结构模式，以便于网络组织和管理。
P路由器组成骨干层，在省际和省内完成流量的转发工作。骨干层再分为汇接层和核心层。P即Provider Router，指该层的核心路由器，主要完成路由功能及快速转发。
核心路由器CR组成核心层，根据核心节点的业务量情况、节点自身的传输条件以及节点的地理位置进行设置，每个核心节点配置2台CR。
汇接层由省汇接路由器PR组成，每个省均设置PR。CR也可以同时作为本省的省汇接路由器使用。
PE路由器组成接入层，即接入路由器AR。它的主要功能是完成业务的接入以及VPN业务的组织和管理。PE即Provider Edge Router，是边缘路由器，它与CE相连，主要功能是完成VPN业务的接入，其中CE是直接与服务提供商相连的用户设备。
2.3 某运营商软交换平台
软交换技术是NGN网络的核心技术，为下一代网络（NGN）具有实时性要求的业务提供呼叫控制和连接控制功能。软交换技术独立于传送网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力。
作为分组交换网络与传统PSTN网络融合的全新解决方案，软交换将PSTN的可靠性和数据网的灵活性很好地结合起来，是新兴运营商进入话音市场的新的技术手段，也是传统话音网络向分组话音演进的方式。在国际上，软交换作为下一代网络（NGN）的核心组件，已经为越来越多的运营商所接受和采用。
目前随着技术发展，某运营商交换业务平台从PSTN端局开始逐步向NGN演進，逐步提升到汇接局，用户数据逐步迁移，承载逐步IP化。IP承载网作为NGN业务的承载网，解决语音业务由公用互联网承载带来的质量得不到保障的问题；在承载NGN业务的同时，后期可以考虑承载其他业务。
2.4 某运营商软交换平台包括四部分
①NGN软交换：包括softx3000、UMG8900。②NGN与PSTN交换机互联部分：NGN平台的UMG与长途网长途局和若干本地网PSTN交换机通过2M中继相连，完成固话与NGN用户的语音业务。③NGN与IP承载网互联：NGN核心设备和地市汇聚设备通过IP承载网承载。④NGN平台与SHLR（用户归属位置存储器）相连，采用宽带方式与软交换互开M3UA宽带链路。
3 某运营商IP承载网介绍
3.1 某运营商IP承载网组网
某运营商IP承载核心节点设置了2台核心路由器，及2台核心交换机，地市10个汇聚节点各设置了1台汇聚路由器，及1台汇聚交换机，地市汇聚节点至节点为2条155M通道，地市汇聚节点三层交换机与汇聚路由器以GE通道互联。
3.2 某运营商IP承载网设备配置
IP承载核心节点的核心路由器为2台华为NE40E-X8路由器，核心交换机为2台华为S9303路由交换机；地市汇聚节点的汇聚路由器各为1台华为NE40E-X3，汇聚交换机各为1台华为S9303路由交换机。
3.3 IP承载网地址规划使用原则
①IP承载网全部采用私网地址（包括设备互联和业务地址）；②一次全部规划、预留到位，避免二次更换；③条块化地址分配，按照业务种类和地区进行划分，不同业务、不同地市分开；④地址分配尽量不与既有业务地址冲突；⑤原来宣告使用的公网IP地址割接进IP承载网，地址全部更换为私网地址；⑥IP承载网以VPN进行业务划分和隔离，现阶段业务种类定义为VPN1、VPN2、VPN3，VPN1为NGN语音及信令、VPN2为NGN语音设备网管、VPN3为NGN设备网管；地区定义为14个地市，后期根据IP承载网情况增加、调整业务种类和地区。
3.4 路由协议规划
路由协议是以自治系统（AS，一个具有共同的管理者，并且共享同一种路由选择策略的网络的集合）为基础的，分为域间路由协议和域内路由协议两大类。根据IP路由选择、建立和维护应依据自治域的划分来考虑，必须综合考虑管理和技术两个方面的因素：管理上应层次分明、清晰，局部的变动不影响上层和全局；技术上应尽量简单、灵活，以提高路由器的处理效率。自治域内部路由，选用的是OSPF动态路由协议。
3.5 IP承载网各地市与核心节点接入原则
OLT和S9303之间有直连光纤的，OLT语音接口通过光纤直接接到9303上；没有直连光纤的，从BAS上引出GE通道至S9303上，实现GPON网络语音业务的接入。用户接入主要有三种接入协议：MGCP协议、H.248协议和SIP协议。MGCP协议主要针对普通IAD接入设备，H.248协议主要针对GPON接入设备，SIP协议针对多媒体接入设备。目前现网采用MGCP协议的商用装机很少，大部分用户采用H.248、SIP开通。
4 结束语
先进的网络架构设计理念和完善的关键技术保证是各电信运营商软交换IP承载网的核心，软交换IP承载网不但能够满足多种业务承载需求，同时能够达到承载业务对于安全性、可靠性以及QOS的要求，它是一个立足当前、面向未来、无限演进的IP网络，充分满足了各电信运营商降低投资成本的需求，可以快速和灵活的响应智能业务、新业务的开展和实施。
参考文献：
[1]桂海源.IP电话技术与软交换[M].北京邮电大学出版社，2010.
[2]张云勇.电信级多业务IP承载网需求及关键技术[J].移动通信，2007.
作者简介：
桥梁结构承载力加固原理分析 篇7
关键词：被动,主动,加固,承载力,原理分析
改革开放以来, 我国开展了大规模的桥梁建设, 截至2011年底桥梁总数已达658126座, 合计长度30483094延米。然而随着在役桥梁使用年限的增加, 部分桥梁的病害问题逐渐显露, 桥梁的改造维修加固工作日益提上日程。预计未来10年, 随着我国高等级公路网的不断完善, 新建工程将逐渐减少, 桥梁的养护、维修、加固及改造工作将成为主流。
对于桥梁出现的病害问题, 一方面需要从设计理念和施工方法上查找原因, 一方面需要及时采取加固改造措施予以补救。对桥梁病害的诊断如同给人医病, 唯有正确把握病因所在, 才能做到对症下药与药到病除。桥梁加固设计按其性质分为, 承载力加固、使用功能加固、耐久性加固和抗震加固四种情况。其中承载力加固是桥梁改造加固设计的核心, 意在提高结构的正截面抗弯和斜截面抗剪承载力。
2006年哈尔滨工业大学张树仁教授提出, 并极力倡导桥梁主动加固设计思想, 这一思想正被越来越多的工程技术人员和学者所熟知并接受。笔者在阅读其论著基础上进行了一定的思考, 本文从被动和主动加固两种思想入手, 讨论桥梁结构承载力加固的受力特点、原理以及有限元模拟问题。
1 被动加固法综述
桥梁加固一般均采用带载加固, 即结构是在承受较大的自重与二期恒载作用下进行加固补强的。与此同时加固、改造前原有结构已具有一定的变形, 在后期活荷载 (车辆荷载) 作用下构件新增部分的应力 (应变) 一般低于原结构, 即存在着变形协调、协同工作的问题, 这对加固后结构的力学行为产生较大的影响。
1.1 被动加固的受力特点
加固后的“组合结构”必须考虑分阶段受力的特点, 即一期荷载 (结构自重与二期恒载) 由原结构承担, 二期荷载 (活荷载) 由加固后的“组合结构”承担, 后加补强材料的强度发挥程度受原结构变形的限制。比如在梁的受拉区直接粘贴钢板或其他高强复合纤维, 后加补强材料只承担活荷载和后加恒载引起的内力, 与原梁的钢筋相比, 其应力 (应变) 相对滞后, 在极限状态时其应力很难达到抗拉强度设计值, 抗拉性能难以充分发挥, 这属于被动加固的范畴, 也是桥梁加固设计与新建结构最大的区别。
1.2 相应的技术措施与原理
1.2.1 增大截面加固法
增大截面加固法具体包括:增加受力钢筋主筋截面、加大主梁混凝土截面、加厚原桥面板和锚喷等方法。增焊主筋加固法适用于桥下净空受限制, 不能增大截面尺寸的情形。增大梁肋加固法通常是将梁的下缘加宽加厚, 以增大截面尺寸, 并在新混凝土截面中增设受力主筋。桥面加厚补强法适用于原桥承载力不足, 截面尺寸过小, 而下部结构较好, 承载力较高的情形。有时, 为便于施工, 可将原桥面铺装拆除, 在桥面板上浇筑一层新的钢筋混凝土补强层, 以提高原梁的截面受压区高度, 进而提高结构的承载力。喷射混凝土加固法适用于原桥主梁截面尺寸过小, 下缘由于主拉应力超过容许值而出现裂缝, 桥下净空允许时的情形。
1.2.2 粘贴加固法
粘贴加固法通常包括:粘贴钢板加固法、粘贴钢筋加固法、粘贴玻璃钢加固法、粘贴碳纤维布加固法等。钢板补强法是在钢筋混凝土结构物的受拉区或薄弱部位粘贴钢板, 使之与原结构形成整体, 用以代替需增设的补强钢筋, 限制裂缝开展, 改善原结构的应力状态, 进而提高原梁的承载力。粘贴钢筋加固法适用于原结构抗拉强度较低, 受拉区产生裂缝的情形。粘贴钢筋具有与原结构物粘贴性能较好、加工成型容易、加固效果明显的优点。碳纤维布因其具有质轻、耐腐蚀、片材薄抗拉强度高等优点, 故被视为梁式桥加固补强的首选方法。
1.2.3 增加辅助构件加固法
对于下部结构安全性能好、承载力高的情形, 可采用增设承载力高且刚度大的新纵梁, 用以分担原梁承受的荷载, 间接起到提高结构承载力的目的。此加固法通常与路线的拓宽改建相结合。
1.2.4 改变结构体系加固法
即通过改变桥梁结构体系以改善原梁的内力分布, 例如:在简支梁下增设支架或桥墩;简支梁变为连续梁加固;在梁下增设钢桁架等的加劲梁或叠合梁;改小桥为涵洞等。
虽然采取的技术措施不尽相同, 但加固的基本原理是一致的。即通过新增构件来分担原梁的荷载, 通过卸载来提高承载力;或由于补强材料的引入使结构的几何特性 (如截面惯性矩或抗弯模量) 增加, 以减少原梁承受的拉力。
1.3 有限元模拟举例
原桥为跨径25m的预应力混凝土简支T梁桥 (图1) , 全桥宽10m, 横向由5片T梁组成, 梁高1.7m, 混凝土现浇层80mm, 沥青铺装层100mm。按全预应力构件设计, 设计荷载等级为公路Ⅱ级, 设计安全等级为一级。
为了能够更真实、客观地反映出加固效果, 在杆系结构模型的基础上再建立实体模型, 采用Midas/FEA有限元软件分别对粘贴钢板加固法、粘贴碳纤维加固法进行数值模拟计算, 实体单元采用以8节点6面体为主的实体单元, 边界条件采用一般简支边界条件。T梁加固前实体结构有限元计算模型如图2所示。
假定T梁与钢板之间有可靠连接, 即不考虑其相对滑移。钢板采用板单元来模拟, 板单元与T梁实体单元采用共节点办法处理。鉴于T梁加固的分阶段受力特点, 采用Midas/FEA自带的施工阶段分析来模拟。第1阶段, 把结构组中原结构单元激活, 边界组中一般支承激活, 荷载组中自重、二期恒载激活;第2阶段, 把钢板单元激活;第3阶段, 施加车道荷载。对于碳纤维布的模拟可采用平面应力单元, 该单元只承受拉力。
2 预应力主动加固法综述
预应力主动加固法是指对布置在被加固构件受拉区 (或抗剪薄弱区) 的后加补强材料施加预应力, 通过预应力的作用, 改善原梁的受力状态, 提高原梁的承载力和抗裂性能。桥梁结构预应力加固的主要形式有, 体外预应力加固、高强复合纤维预应力加固、有粘结预应力加固三种。限于篇幅, 本文仅讨论体外预应力加固。
2.1 体外预应力筋的布置
采用折线形布置的体外筋加固简支T梁或I梁时, 若用直接方式对梁体施加预应力, 则需设转向装置, 转向装置一般采用梁底滑块或利用1/4跨的横隔板做U形承托转向, 但边梁外侧还要新增钢结构的肋行隔板, 以便设置U形承托 (图3 (a) ) 。完全没有横隔板时, 在1/4跨附近腹板下部两侧新增钢转向装置 (图3 (b) ) 。
对于简支T梁或I梁, 也可采用间接方式施加预应力。如先在梁的两端腹板下部设临时锚座, 直线布筋后对梁体施加压力, 张拉参数到位后保持张拉力恒定, 然后在梁底粘贴纤维复合材料, 如碳纤维布等。在粘贴胶完全固化达强度要求后, 放松及卸去临时张拉及锚固体系, 利用胶的粘贴强度将预加应力传递给碳纤维布承受 (图4) 。
对于等截面的肋板式连续梁桥, 可在1/4跨附近的横隔板下增设转向设施;如果没有横隔板, 则要在梁底增设转向块, 让体外索绕过转向装置, 两端弯起锚固或绕过支点横隔板, 纵向称为多支点的折线形布置, 横向对称紧靠梁肋布置 (图5) 。
对于连续箱梁桥, 一般采用折线形布置的体外索或体内索加固。采用体外索时, 在1/4跨附近的箱内腹板与顶、底板上设置钢结构的肋板式转向装置, 而在墩顶横梁上开槽孔让体外索偏转。索的两端锚固于端横隔板上, 必要时增设端锚横梁 (图6) 。如果梁跨分布较多, 可分跨在墩顶横梁处交叉锚固, 索在箱内靠箱梁腹板内侧对称布置。
2.2 受力分析和计算特点
对承载能力极限状态的计算来说, 包括正截面抗弯承载力和斜截面抗剪承载力计算两部分。原则上应按《桥规》 (JTG D62) 给出的公式计算。但是极限状态下体外预应力筋的应力取值, 应考虑体外预应力筋无粘结的特点, 其应力一般达不到材料的抗拉强度设计值。
《桥梁加固规范》 (JTG/T J22) 给出的体外预应力水平筋的极限应力计算公式是
NS——构件失效时形成的塑性铰数目, 对于简支梁NS=0, 对于连续梁NS=n-1;n为连续梁的跨数;
li——两端锚具间体外预应力筋 (束) 的总长度, 对于简支梁取li=le;
hpe——体外预应力筋 (束) 合力点到截面顶面的距离;
Epe———体外预应力筋 (束) 的弹性模量;
fpd———体外预应力筋 (束) 的抗拉强度设计值;
c———截面中性轴至混凝土受压区顶面的距离;
截面中性轴到混凝土受压区顶面的距离C与截面受压区形状有关, 分别按下式计算:
式中:fcu, k———混凝土立方体抗压强度标准值;
Ape———体外预应力筋 (束) 的截面面积;
3 结论与展望
纵观近年来桥梁加固的市场行情, 笔者认为总体特点是开发的加固技术和相应的补强材料较多, 而对各自加固机理的研究则相对滞后。具体结论与展望如下:
3.1 对桥梁使用状况及承载能力进行综合评价是对桥梁做出维修、加固改造计划的主要依据, 而这是一项较为复杂的工作。
目前, 对桥梁承载能力评价, 常用的方法有市场调查法、理论分析计算法, 以及两者相结合的方法。剩余承载力的确定将直接影响后续加固工作。
3.2 对于已经开裂或损坏严重的梁体, 其正截面的应力分布已不满足平截面的假定, 甚至变形已进入塑性, 那么此时承载能力的计算理论以及对承载力提高值的评定, 有待进一步探讨。
对于工程应用来说, 讲求的是实用、高效, 通过理论的提升来指导实际应用已越发迫切。编制一套有限元程序, 尤其是杆系结构有限元程序来分析和模拟加固过程势在必行。
3.3 体外预应力筋耐火性差、易损坏, 且在车辆荷载的反复作用下还会因疲劳破坏而产生断筋现象, 这一过程是无预兆的, 同时一旦锚头失效, 就意味着预应力丧失, 这一后果是严重的, 加固后应严防锚头失效。
转向块的安装误差会造成预应力的摩阻损失, 同时后加预应力的张拉也会对原预应力筋造成应力损失, 而这一损失很难定量计算。
3.4 对于简支梁的加固来说, 可以理解为加固后的“组合结构”是一个带柔性拉杆的内部超静定混合体系, 可运用结构力学方法求解活荷载作用下的体外预应力筋的增量 (即超静定力) , 然后将其与活荷载一起作用于基本结构 (钢筋混凝土梁) 上。
草龟龟壳拱形结构承载特点分析 篇8
龟壳结构优良的力学性能得到国内外研究人员的广泛关注,目前大多数的研究主要集中在龟壳材料方面的研究。其中,R.Damiensa等[1]利用显微镜对美洲箱龟龟壳材料进行观察;并对龟壳三层材料进行了准静态条件下的压缩试验,发现龟壳材料的应力-应变曲线有一段较长的平台区,该种材料构成可以达到吸能减震的作用。H.Ree等[2]利用扫描电子显微镜对美洲箱龟龟壳的三层材料进行扫描分析,测出组成龟壳材料的成分以及龟壳骨纤维的弹性模量、硬度;徐永东等[3]利用扫描电镜对龟壳微观结构进行了观察,发现密致层的基本单元是Havesian系统,在Havesian系统中央为Volkmann管,为龟壳的生长运输营养物质,并对龟壳材料进行了弯曲试验,发现龟壳材料的最大抗弯强度可达165.1 MPa。
而对于龟壳结构力学方面的研究相对较少,主要原因是龟壳结构较为复杂,传统CAD建模无法实现对龟壳结构的三维建模。随着科学技术的发展,三角坐标测量技术、CT扫描技术等在工程上得到广泛的应用。其中,张晨朝等[4,5]对巴西龟龟壳进行了模型重构,对巴西龟的龟壳整体结构进行了模态、跌落等方面的分析,研究结果发现:龟壳在受压时,能够降低龟壳头部位置的变形,减小外部载荷对乌龟重要器官的伤害;李宇鹏等[6]利用三角坐标测量仪重构了巴西龟壳背甲外表面,并对二维龟壳模型进行了力学分析,但是并未考虑肋骨以及加强筋对龟壳结构受力的影响。
本文以成年的中华草龟龟壳为研究对象,利用CT断层扫描技术以及MIMICS、Geomagic studio逆向工程软件实现了中华草龟龟壳的三维模型重构。影响龟壳结构承载能力的因素是多方面的,本文仅从龟壳拱形结构优势的角度出发,分析龟壳拱形结构的承载特点。利用LS-DYNA有限元软件对单一材料的龟壳拱形结构进行低应变率的压缩数值模拟,对比分析了圆拱形结构与龟壳拱形结构的承载能力,并从龟壳拱形结构Mises应力分布以及拱形结构的位移,研究龟壳拱形结构的承载特点。
图1为龟壳背甲结构各部分的名称,龟壳结构以脊椎为对称轴呈左右对称分布,肋骨分布在脊椎两侧,背甲由五种不同的盾甲组成。对于同一品种的乌龟,龟壳之间存在微小的差异,但是整体结构具有相似性,不影响龟壳结构的整体受力分析。
1 拱形结构有限元模型
1.1 龟壳拱形结构几何模型
利用CT断层扫描技术[7]实现龟壳三维模型的重构。CT断层扫描技术可以实现复杂生物结构的模型重建,提供被测物品的完整信息,避免了常规测量方法对龟壳结构的损伤,保证了龟壳结构的完整性。
图2是基于CT扫描技术重构龟壳模型的流程图。首先,利用医用CT扫描技术获取龟壳结构断面信息,扫描数据以dicom格式输出;其次,利用MIMICS软件[8,9]建立快速扫描模型,并以STL小平面特征文件格式输出。然后,利用Geomagic studio软件[10]对小平面特征的STL数据进行处理,利用Geomagic studio软件的曲面重构功能,构造NURBS曲面[11]片;并以通用性较强的iges文件格式输出。最后,利用hypermesh的几何处理功能,清除龟壳结构几何模型的自由边、重合面等;并利用hypermesh的实体化功能完成龟壳结构的三维模型重构,截取龟壳拱形结构,重构模型与实体结构的对比如图3所示。
龟壳结构重构模型与龟壳实体结构的对比结果:基于CT扫描建立的龟壳三维实体模型保持了原有生物体的结构特征,加强筋、肋骨、盾甲等几何特征明显,可以满足龟壳结构的有限元分析。
1.2 对比结构模型
龟壳拱形结构的对比结构采用圆拱形结构,圆拱形结构与龟壳拱形结构具有相同的体积V=31.88 cm3、相同的跨度S=9.75 cm、相同的拱高h=4.52 cm以及相同的长度L=8.23 cm。在体积相同的条件下,计算得到对比结构的厚度t=0.48 cm,圆拱形对比结构示意图如图4所示。
1.3 龟壳拱形结构有限元模型
Hypermesh具有强大的几何处理功能和网格划分功能,在复杂结构的模型网格划分方面有明显的优势。首先,利用hypermesh对龟壳三维模型进行几何操作,截取要研究的拱形结构;其次,利用hypermesh对拱形结构进行网格划分,由于龟壳结构较为复杂,在曲率较大的加强筋区域,六面体网格会出现失真现象,故采用四面体自由网格,网格尺寸0.08 mm,龟壳拱形结构有限元模型如图5所示。
1.4 材料模型
龟壳拱形结构与圆拱形对比结构的材料模型均选择与应变率相关的*MAT_PLASTIC_KINEMATIC材料模型,材料选择各项同性的45钢,材料参数[12]如表1所示。其中,ρ为密度,E为弹性模量,ν为泊松比,σs为屈服极限,SRC为正切模量,SRP为硬化参数。
龟壳拱形结构与对比圆拱形结构模型均采用1/2体,对称面施加对称约束,数值模拟利用LS-DY-NA软件,三维拉格朗日算法。利用刚性墙对龟壳拱形结构进行加载,加载方式如图6所示。压缩端以2.88 m/s的恒定速率运动,压缩端最大位移为1.85 mm。从应变率[12]的角度看,龟壳拱形结构的最大应变率为66.7 s-1,属于低应变率的范畴。
2 仿真结果分析
2.1 拱形结构承载能力对比分析
图7为压缩端力随压缩量的变化情况。通过对比分析龟壳拱形结构以及圆拱形结构对压缩端反作用力的大小,可以较直观的反映两种拱形结构的承载能力。
龟壳拱形结构与圆拱形结构的压缩端力的对比结果:龟壳拱形结构对压缩端的反作用力远高于圆拱形结构对压缩端的反作用力,表明龟壳拱形结构的承载能力远高于圆拱形结构的承载能力。导致龟壳拱形结构具有较好的承载能力是骨板、加强筋以及肋骨共同作用的结果,本文主要从龟壳拱形结构在压缩过程中的Mises应力分布及总位移的角度分析了龟壳拱形结构的承载特点。
2.2 龟壳拱形结构Mises应力分布
图8为Von-mises应力分布随压缩量Δx的变化,其中,(a)~(e)所对应的压缩量Δx分别为0.06mm、0.38 mm、0.58 mm、1.19 mm、1.85 mm。在压缩初始阶段,压缩端与龟壳拱形结构的最高处发生接触,在接触位置产生一个较大的接触应力区Ⅰ;压缩量Δx=0.38 mm时,在(1)号(靠近乌龟尾部)加强筋与肋骨过渡的光滑区域开始出现应力集中区Ⅱ,随着压缩量的增加,应力集中区Ⅱ面积不断扩大,最终与(1)号加强筋的应力集中区连成一体形成较大的应力集中区Ⅲ,拱形结构与加强筋之间的应力传递主要通过区域Ⅲ。从Von-mises应力分布云图看,龟壳拱形结构大部分单元应力值较低,拱形结构整体应力分布较均匀,无较大的应力集中点出现,该种应力分布特点可以避免因较大应力点的出现而导致材料局部失效的现象。
从图8可以看出,在压缩过程中,脊椎两侧的肋骨应力要大于肋骨与肋骨之间过渡部分应力,主要原因是肋骨在龟壳拱形结构内表面有明显的凸出现象,在受到外部载荷时肋骨与加强筋具有相似的作用,肋骨是龟壳拱形结构的的主要承载结构,对拱形结构的应力分布有较大的影响。
龟壳拱形整个变形过程中,龟壳拱形结构的高应力区出现在加强筋位置,且(1)号加强筋的应力值大于(2)号加强筋的应力值。造成加强筋应力值较高的原因是加强筋是龟壳拱形结构与固定端的主要应力传递结构,龟壳拱形结构在压缩载荷的作用下,随着拱形结构变形量不断增加,拱形结构出现翘曲现象,拱形结构与固定端的接触面积减小,拱形结构与固定端之间的接触主要靠加强筋的底面,所以加强筋区域呈较高应力状态。(1)号加强筋的应力值高于(2)号加强筋的应力值,这与乌龟对自然环境适应性相符,(2)号加强筋靠近乌龟的头部以及心脏等重要器官,该种应力分布形式使结构的高应力区后移,远离乌龟头部等重要器官,可以最大限度的保护乌龟的生命安全。
为了能够更直观的观察应力在龟壳拱形结构上的变化,在龟壳拱形结构的内外表面追踪了A~D,a~d共八个单元的应力变化,八个单元的选取位置如图9所示。其中,A~D位于拱形结构的外表面,a~d为外表面对应拱形结构内表面的单元。图10显示所追踪八个单元应力随压缩量的变化曲线。
图10中应力曲线的正值表示单元受压,负值表示单元受拉。从单元应力随压缩量变化曲线可以看出:龟壳拱形结构所选单元应力值大小随压缩量的增加呈上升状态;位于两个加强筋上的单元c、d受到压缩载荷的作用,肋骨上的单元a以及两肋骨之间的单元b受到拉伸载荷的作用。而位于外表面上的单元A~D与a~d处于相反应力状态。
形成该种应力状态的原因是龟壳拱形结构在外载荷的作用下,拱形结构有被压扁的趋势。外部载荷转变成龟壳拱形结构弯曲应力,在弯曲应力的作用下,必然引起靠近拱形结构内表面层发生伸长,靠近外表面层发生压缩。而加强筋之所以处于受压状态是因为加强筋是拱形结构与固定端之间应力传递的主要部位。
2.3 龟壳拱形结构位移分析
图11所示(a)龟壳拱形结构总位移情况,(b)圆拱形结构的总位移情况。从龟壳拱形结构的总位移情况看,龟壳拱形结构沿脊椎方向位移量从头部到尾部呈递增形式分布,最大位移量为2.261 mm,出现在最靠近尾部的位置;最小位移出现在两加强筋的中间的内腔部分,最小位移量为0.45 mm。(1)号加强筋与(2)号加强筋之间的内腔部分位移量在0.45~1.80 mm之间。而圆拱形对比结构沿轴向位移量呈条状分布,位移量大小较为均匀,圆拱形结构最小位移量0.74 mm。
与圆拱形结构相比,龟壳拱形结构的内腔部分位移相对较小,内腔容积变化较小。内腔是乌龟整个内脏的容纳处,在外载荷的作用下保持内腔容积相对恒定可以保证乌龟内脏处于相对稳定的压力状态,对于维持乌龟正常生理活动有重要意义。
在桥梁、隧道、方舱[13]等结构设计时,尽管使用比强度和比模量较高的材料可以满足使用要求,但是有时难避免增加结构自重的问题。如何降低工程建设材料成本、减轻结构自重是当今研究的重要课题之一。龟壳拱形结构属于典型的整体式结构,肋骨、加强筋、骨板在自然进化中融为一体,肋骨、加强筋在龟壳内表面明显凸出,各部分之间的过渡区域表面光滑,可以降低应力过度集中的现象。龟壳结构在受到外部载荷作用时,主要依靠龟壳结构内的加强筋、肋骨传递负载,盾甲、加强筋、肋骨融合在一起共同参与受力。整体式结构不仅外观精致美观,而且整体结构强度远高于骨架式结构。这对薄壳类建筑的设计有重要的参考意义,对薄弱环节进行加固或采用高强度材料,而在受力较小的部分使用低密度、低成本的材料,可以达到节省材料、减轻自重的目的。龟壳拱形结构内腔部分在外载荷的作用下位移量相对较小,可以保持相对较大的内部空间。利用龟壳拱形结构建立龟壳式仿生结构在受到外部载荷时,可以保证仿生结构内部有足够的容纳空间,避免内部人员免受伤害。
3 结论
在现阶段提高结构强度的主要通过使用高强度、高比模的材料或加大结构截面厚度的措施提高结构的整体强度。高强度、高比模的材料一般存在密度大、成本高的缺点,不仅增加了工程造价,也大大增加结构的自重,而且也不满足结构的美观设计。
在体积相同的情况下,龟壳拱形结构比圆拱形结构具有更好的承载能力,龟壳拱形结构之所以能够承受较高的压力是由肋骨、加强筋以及盾甲共同作用的结果,加强筋和肋骨是传递应力的主要结构,骨板不仅起到连接肋骨和加强筋的作用,而且参与拱形结构的受力。龟壳结构良好的承载能力以及在压缩过程中能够保持相对较大的内腔容积对薄壳类抗压结构的设计有重要的借鉴作用。
摘要：乌龟在经过亿万年的生物进化,结构、形态和功能等都得到全面的优化。以中华草龟龟壳为研究对象,利用CT断层扫描技术和MIMICS、Geomagic studio逆向工程软件,实现了草龟龟壳结构的三维模型重构。利用LS-DYNA有限元软件对龟壳的拱形结构进行了低应变率下的压缩数值仿真。分析比较了龟壳拱形结构与圆拱形结构的承载特点。结果表明:与相同体积的圆拱形结构相比,龟壳拱形结构有较高的结构刚度,可以承受更高的压力;在压缩量相同的条件下,龟壳拱形结构能够保持较大的内腔容积。龟壳拱形结构对于薄壳类结构的设计具有一定的借鉴作用。
承载结构 篇9
某活动中心网架屋盖采用正放四角锥网架空间结构体系,网架平面尺寸为20.0m×34.0m,基本网格尺寸为3.00m ×3.00m,在网架边跨处尺寸略有变化,局部网格尺寸为 3.65m ×3.00m,网架高度为 2.67m,支承方式采用下弦支承,四边支承于钢筋混凝土框架柱顶托梁上,网架杆件最大尺寸为89×3.7,采用螺栓球节点,所有材质均采用Q235。网架原屋面压型钢板大面积破漏,屋面维修为不影响正常使用,计划原屋面不拆除,在原屋面基础上加覆一层新压型钢板,并在下弦杆节点加挂灯具和装修吊顶。为此,需要在维修改造前对该网架结构进行承载能力验算,以确保改造的可行性。
2 网架有限元建模
网架是一种空间汇交杆系结构,杆件之间的连接可假定为铰接,忽略节点刚度影响,不计次应力对杆件内力引起的变化。由于一般网架均属平板型,受荷后网架在“板”平面内的水平变位小于网架挠度,而挠度远小于网架高度,属小挠度范畴。网架结构的材料都按弹性受力状态考虑,未进入弹塑性状态和塑性状态,因此不考虑材料的非线形性质。
对网架结构的一般静动力计算,其基本假定可归纳为:(1)节点为铰接,杆件只承受轴向力;(2)按小挠度理论计算;(3)按弹性方法分析。网架的计算模型大致分为三种:(1)铰接杆系计算模型;(2)梁系计算模型;(3)平板计算模型。文中采用铰接杆系计算模型,即把网架看为铰接杆件的集合,根据每根杆件的工作状态可集合得出整个网架的工作状态,所以每根铰接杆件可作为网架计算的基本单元[1,2]。依据设计图纸和现场勘测情况,借助有限元结构分析软件Midas建立该网架的空间有限元模型。该有限元模型中的材料常数按规范取值,共有209个节点,756个桁架单元,如图1。
3 网架结构支座约束
该网架支座形式为:四角点采用固定平板支座,其余周边采用加劲板式橡胶支座形式。由于网架支撑的框架柱在Ux、Uy方向形成的框架刚度很大,柱顶侧移相对支座自身剪切变形很小可以忽略。按实际构造情况,所有支撑点均约束竖向Uz自由度,四角支座边界条件约束水平Ux、Uy,其余周边支座应考虑橡胶支座水平方向剪切变形的影响,即可考虑设置弹性水平约束。为简化接触问题分析的复杂程度,在橡胶垫与锚栓接触前后采用以下假定:
(1)橡胶垫、锚栓的变形均在弹性范围内。
(2)支座压力由橡胶垫承担。
(3)相互之间的接触力以水平方向上的分量为主,忽略其它方向上的分量力。
(4)考虑到所用橡胶垫的高宽比很小,弯曲刚度与承压能力很高,不计及橡胶垫的弯曲变形。
(5)忽略支座压力对橡胶垫剪切模量的影响。
根据加劲板式橡胶支座的橡胶垫与锚栓之间的关联状态可以分成三种形式[3]:分离、点接触和线接触。在正常使用条件下要求橡胶垫与锚栓之间保持分离,如图2-a所示,在极端情况下可能出现橡胶垫与锚栓接触的现象,如图2-c、d所示。
a.分 离 b.点接触 c.线接触
在正常使用条件下要求橡胶垫与锚栓之间保持分离关联形式,此时支座水平刚度为:
式中,t是橡胶垫的高度;Ar是橡胶垫的净面积;Gr是橡胶垫的剪切模量。
点接触及线接触计算较分离式状态复杂。考虑到原设计支座富余量较大,且现场检查支座为发现支座橡胶片产生明显侧移迹象,处于良好正常的工作状态,故根据公式(1)计算水平刚度为1500kN/m,有限元模型按该值设置Ux和Uy水平弹性约束。
4 承载能力验算分析
结构的面荷载和线荷载换算为等效节点力按工况类型直接施加于相应有限元模型节点上,对该结构进行承载力验算分析。
4.1 荷载工况
恒载:原旧屋面恒载为0.20kN/m2;在原屋面基础上加覆一层新压型钢板,荷载为0.10 kN/m2;采用V型轻钢龙骨吊顶,荷载0.30kN/m2;弦杆节点加挂灯具,可考虑管线荷载0.10kN/m2;自重由程序自动导算。
活载:屋面活载按0.5kN/m2取值。
风荷载:基本风压0.70kN/m2,地面粗糙度B类。网架风载体型系数根据荷载规范[4]的相关规定,封闭房间网架屋盖体型系数按0.6(吸力)考虑。
温度作用:温度增量按-25℃和+25℃考虑,分项系数取1.4,组合系数取0.7。
地震作用:抗震设防烈度7度(0.10g),根据网架结构设计与施工规程(JGJ 7-91)的相关规定,本工程可不进行抗震承载力验算。
4.2 荷载组合
荷载工况组合根据工程实际情况、荷载取值来确定,考虑最可能起控制作用的荷载工况进行组合,本次计算考虑的组合如下:
(1)1.35恒载;
(2)1.2恒载+1.4活载;
(3)1.0恒载+1.4风载;
(4)1.2恒载+1.4活载+0.84风载;
(5)1.2恒载+1.4活载+0.98温升;
(6)1.2恒载+1.4活载+0.98温降;
(7)1.2恒载+1.4活载+0.84风载+0.98温升;
(8)1.2恒载+1.4活载+0.84风载+0.98温降;
4.3 杆件承载能力验算
《网架结构设计与施工规程》(JGJ7-91)中规定,确定网架杆件的长细比时,其计算长度对本网架采用的螺栓球节点、弦杆及腹杆均取杆件的儿何长度(节点中心间距离),而网架杆件的长细比不宜超过下列数值:(1)对受压杆件:180;(2)对受拉杆件:一般杆件为400,支座附近处杆件为300,直接承受动力荷载杆件为250。采用Midas软件的批量设计功能进行杆件承载能力验算,分析表明,平面网架结构杆件承载力由工况(5):1.2恒载+1.4活载+0.98温升和工况(6):1.2恒载+1.4活载+0.98温降共同起控制作用。计算分析表明,该结构杆件承载能力和长细比均满足规范要求。
5 结束语
本文基于某活动中心网架结构装修改造可行性为目的,通过对某网架承载能力验算分析,结论如下:
⑴网架结构装修改造引起结构荷载变化,应在改造前对网架进行结构承载力验算,用专业有限元软件建立空间有限元模型对网架结构体系进行结构分析,方便快捷。
(2)本文网架采用橡胶支座,橡胶变形虽能释放网架结构的温度应力,但由于支座本身仍具有水平刚度,温度内力在网架中仍然存在, 起控制作用的荷载组合包含温度作用工况。
(3)本工程网架结构考虑支座真实刚度的计算可更真实反映结构受力状况,通过验算分析表明,本工程网架荷载经维修改造将产生变化,但网架构件承载力仍能满足规范要求,网架改造装修工作可以进行。
参考文献
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[2]张毅刚,杨庆山.大跨空间结构[M].北京:机械工业出版社,2003.
[3]肖建春等.带锚栓的加劲板式橡胶支座使用阶段的水平刚度[J].建筑结构学报,2003年(6).
一种岩锚结构承载能力整体检测方法 篇10
在地下工程中，常采用锚杆作为提吊重物的吊点。为确保提吊安全，在锚杆施工完成都会对吊点进行承载能力检测。目前，一般的检测方法是按照《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS:22-2005）、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086-2001）的规定进行，主要是利用锚杆拉力计对提吊锚杆进行逐一检测。岩锚结构的承载能力受锚杆、锚杆与围岩黏结体、以及围岩强度等因素的综合制约，其中任何一个环节出现破坏，则岩锚结构失效。目前的检测方法主要检测锚杆以及锚杆与围岩黏结体的强度，不能形成对锚固岩体的有效检测。而对于节理发育部位的岩锚结构，薄弱环节则很有可能是围岩。同时，对于利用多锚杆承载的岩锚结构，只进行单根锚杆承载能力试验，并不能确保提吊的安全性。由于该种类型的岩锚吊点必然存在多个连接部位，连接点安装差异影响锚杆均匀受力，同时，由于岩体解理构造发育等，使得岩锚吊的承载能力一定程度上依赖于岩体性能。因此，有必要就多锚杆承载的岩锚吊点进行整体的承载能力检测，以确认其连接状态和整体承载能力。
2 岩锚结构受力
岩锚技术是通过埋设在岩土体中的锚杆，将结构物与岩土体紧紧地联锁在一起，依赖锚杆和岩土体的抗剪强度传递结构物的拉力。锚杆的主要功能就是将荷载传递到岩土体。
一般来讲，用作提吊点的岩锚结构主要由提吊连接结构、岩土体、锚杆杆体、灌浆体等组成，因此，提吊连接结构的安装强度、岩土体、锚杆杆体、灌浆体以及这些介质之间的界面的强度都影响着岩锚结构的承载能力。
3 常用锚杆试验方法简介
现行国家规范、行业规范对锚杆试验均有相关规定。《岩土锚杆（索）技术规程》、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》中对单根锚杆试验进行了详细规定，主要包括基本试验、蠕变试验以及验收试验等。其中，《锚杆喷射混凝土支护技术规范》主要就预应力锚杆的基本试验和验收试验进行了描述；而蠕变试验仅在《岩土锚杆（索）技术规程》中有提及，它是塑性指数大于17的土层锚杆、极度风化的泥质岩层中或节理裂隙发育张开且充填有黏性土的岩层中的锚杆应进行的试验项目。
3.1 极限抗拔试验
基本试验即通常所说的极限抗拔试验，是任何一种新型锚杆，或锚杆用于未应用过的地层时必须进行的试验项目。试验采用分级循环加荷。
当锚杆出现下列情况之一时，判定锚杆破坏：
1)后一级荷载产生的锚头位移增量达到或超过前一级荷载产生的位移增量的2倍；
2）锚头位移持续增长；
3）锚杆杆体破坏。
3.2 验收试验
验收试验规定，永久性锚杆的最大试验荷载应取锚杆轴向拉力设计值的1.5倍，临时性锚杆的最大试验荷载应取锚杆轴向拉力设计值的1.2倍，试验应分级加荷，初始荷载宜取锚杆轴向拉力设计值的0.1倍，分级加荷值宜取锚杆轴向拉力设计值的0.5倍、0.75倍、1.00倍、1.20倍、1.33倍和1.50倍。
验收试验中，每级荷载均应稳定5min～10min，并记录位移增量。最后一级试验荷载应维持10min。如在1min～10min内锚头位移增量超过1.0mm，则该级荷载应再维持50min，并在15min、20min、25min、30min、45min和60min时记录锚头位移增量。
加荷至最大试验荷载并观测10min，待位移稳定后即卸荷至0.1倍锚杆轴向拉力设计值，然后加荷至锁定荷载锁定。绘制荷载-位移（P-S）曲线。
当符合下列要求时，应判定验收合格：
1）拉力型锚杆在最大试验荷载下所测得的总位移量，应超过该荷载下杆体自由段长度理论弹性伸长值的80%，且小于杆体自由段长度与1/2锚固段长度之和的理论弹性伸长值；
2）在最后一级荷载作用下1min～10min锚杆蠕变量不大于1.0mm，如超过，则6min～60min内锚杆蠕变量不大于2.0mm。
4 整体检测技术原理
为确认岩锚结构的安全性，参考相关现行规范制定了一套多锚杆承载的岩锚结构整体检测方方法。
4.1 试验原理
通过试验装置对岩锚结构加载，加载时，监测围岩表面收敛和拱顶围岩裂缝的发展情况，根据监测结果确定检测结果。
试验装置主要由加载设备(锚杆拉力计)、连接装置(手拉葫芦、连接环及连接螺栓等)及配重块组成，如图1所示。
4.2 载荷
根据《起重设备安装工程施工及验收规范》（GB 50278-98）对静负荷试验的载荷规定确定试验载荷值为额定起重量的1.25倍。同时，考虑岩体存在一定缺陷，为防止一次性加载可能造成的破坏，参考《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22:2005)验收试验的方法，实施分级加载。
4.3 监测及判据
为给围岩稳定判断提供依据，试验过程中需对拱顶围岩进行变形观测，包括拱顶下沉位移测量和围岩(喷混凝土)裂缝开展肉眼观察。
4.3.1 位移测量
1）测点
拱顶设2个位移测点，通过量测拱顶测点与地面固定点间的距离确定拱顶下沉绝对位移量。
2）测点频率
试验加载过程中不进行测量，在每级加载后的稳定时间内，测3次～4次下沉位移量。
4.3.2 围岩(喷混凝土)裂缝开展肉眼观察
在加载过程中和加载稳定期间，指定专人观察拱顶围岩表面喷射混凝土层裂缝开展情况。
4.3.3 围岩稳定的判断标准
1）根据测量数据判断。鉴于目前没有此种条件下围岩稳定性评判标准，暂采用《锚杆喷射混凝土支护技术规范》推荐的Ⅲ类围岩收敛下限值12mm，同时还结合拱顶下沉位移随时间的变化斜率来共同判断拱顶围岩的稳定性。
2）围岩(喷混凝土)裂缝开展肉眼观察判断。根据拱顶处喷射混凝土裂缝开展情况来判断。若拱顶混凝土出现裂缝，且有明显增大趋势或出现拱顶喷射混凝土剥落及岩块松动等现象，应立即停止加载或卸载。
5 工程实例
5.1 工程概况
为实现对13t重物提升，在某地下洞室中设计施工了一个单点岩锚葫芦吊。该岩锚吊由洞室顶部的4根锚杆、型钢联系梁、吊环及葫芦组成。其结构如图2所示。
5.2 承载能力检测方案
根据试验原理连接试验设备，取最大实际起重量的1.3倍(约17t)进行静负荷试验，试验载荷分级施加，分级加载情况见表1。
检测工艺大致如下：
1)试验装置各部件就位，按图1的试验系统组成，由下而上连接配重、反力架、锚杆拉力计千斤顶、螺栓、手拉葫芦和岩锚吊吊钩。
2)试验装置连接就位后，首先调节手拉葫芦链条长度，使得锚杆拉力计的千斤顶与反力架、连接螺栓与连接环紧密接触。
3)利用锚杆拉力计分级计量施加载荷，各级载荷值、加载速率及稳定时间如表1所示。加载过程中实时观察拱顶围岩情况。每级加载稳定2min后测量拱顶下沉位移，同时做好观测记录，各级载荷稳定期间位移观测次数不小于3次。
4)加载完成后，按相反的顺序逐级卸载。
5.3 承载能力检测结果
在整个检测过程中，监测结果显示，试验过程中拱顶围岩表面位移为零，拱顶喷射混凝土未出现裂缝及剥落现象，故认为，该岩锚吊承载能力满足设计和使用要求。
6 结语
岩锚吊顺利通过了承载能力检测，实际使用效果良好。岩锚吊承载能力整体检测方法对岩体承载能力、锚杆组承载能力及岩锚结构安装效果等进行了综合检验，是对单根锚杆承载能力试验的补充，对类似岩锚结构承载能力检测具有一定的借鉴意义。
摘要：对岩锚结构承载能力的影响因素进行了简要分析,参考相关规范,提出了岩锚结构承载能力的整体检测方法和参考判据,补充了岩锚结构承载能力检测方法。
关键词：岩锚结构,承载能力,整体检测
参考文献
[1]GB 50278-98起重设备安装工程施工及验收规范[S].
