Dalam pembinaan moden dan kejuruteraan jambatan, Kekuda keluli telah menjadi penyelesaian pilihan untuk struktur besar-besaran kerana kelebihannya seperti kekuatan tinggi, berat ringan, rentang fleksibel dan tahap perindustrian yang tinggi. Walau bagaimanapun, penilaian saintifik keupayaan dan kestabilan bebannya adalah pautan teras untuk memastikan keselamatan projek.
1. Analisis statik: dekonstruksi mekanikal dari nod ke keseluruhannya
Pengiraan kapasiti galas beban keluli keluli bermula dengan analisis statik. Dengan menubuhkan model mekanikal tiga dimensi, jurutera perlu mengurai kekuatan nod dan ahli kekuda. Persamaan keseimbangan daya dalaman pada nod (seperti Σfx = 0, Σfy = 0) adalah asas, dan pengiraan daya paksi ahli perlu digabungkan dengan undang -undang Hooke (σ = eε) dan formula Euler (beban kritikal p_cr = π²ei/(kl) ²) dalam bahan mekanik. Sebagai contoh, dalam reka bentuk jambatan keretapi, dimensi keratan rentas anggota kekuda utama mesti memenuhi syarat kekuatan n/(φa) ≤ f, di mana φ adalah pekali kestabilan dan F ialah kekuatan hasil keluli.
Perlu diingat bahawa kekakuan sambungan nod secara langsung mempengaruhi pengagihan daya dalaman. Apabila menggunakan perisian elemen terhingga (seperti ANSYS atau ABAQUS) untuk analisis tak linear, adalah perlu untuk mempertimbangkan preload bolt, kekuatan kimpalan dan kesan buckling tempatan. Kes kekuda keluli 120 meter di gimnasium menunjukkan bahawa melalui pemodelan halus, faktor kepekatan tekanan domain nod dapat dikurangkan dari 3.2 hingga 1.8, dengan ketara meningkatkan rizab keselamatan.
2. Ciri -ciri Dinamik dan Penilaian Kestabilan
Kestabilan keluli keluli bukan sahaja melibatkan kegagalan statik, tetapi juga perlu mencegah ketidakstabilan dinamik. Analisis Buckling Eigenvalue boleh menentukan beban kritikal yang sepadan dengan mod buckling pertama, tetapi dalam kejuruteraan sebenar, kecacatan awal (seperti lenturan awal batang pada l/1000) perlu diperkenalkan untuk analisis buckling tak linear. Mengambil kekuda keluli jambatan lintas laut sebagai contoh, selepas mempertimbangkan kesan getaran angin, faktor kestabilan keseluruhan struktur perlu ditingkatkan dari 2.5 ke atas 3.0.
Analisis tindak balas dinamik juga kritikal. Kekerapan semulajadi struktur diperoleh melalui analisis modal (biasanya dikawal pada 3-8Hz untuk mengelakkan jalur frekuensi beban lalu lintas), dan tindak balas anjakan di bawah gempa bumi atau beban angin dinilai dalam kombinasi dengan kaedah analisis sejarah masa. Dalam reka bentuk kekuda keluli koridor bertingkat tinggi, pecutan yang disebabkan oleh angin dikurangkan sebanyak 40% selepas peredam massa TMD yang ditala digunakan, memenuhi keperluan keselesaan manusia.
3. Pemantauan pintar dan pengurusan kitaran hayat penuh
Dengan perkembangan teknologi Internet of Things, penilaian kekuda keluli beralih dari pengiraan statik ke pemantauan dinamik. Sensor grating Fiber Bragg boleh memantau ketegangan rod dalam masa nyata, dan model BIM yang digabungkan dengan algoritma pembelajaran mesin dapat meramalkan kemerosotan prestasi struktur. Sebagai contoh, 200 titik pemantauan dipasang pada kekuda keluli terminal lapangan terbang, dan data dikemas kini setiap 5 minit, mencapai amaran peringkat kedua mengenai tekanan overmit.
Penilaian keselamatan keluli keluli adalah kombinasi tepat teori mekanikal dan amalan kejuruteraan. Dari formula kekuatan bahan klasik ke sistem pemantauan pintar, setiap pautan memerlukan pengesahan saintifik yang ketat. Pada masa akan datang, dengan populasi reka bentuk parametrik dan teknologi kembar digital, pengoptimuman prestasi keluli keluli akan memasuki peringkat baru dengan ketepatan yang lebih tinggi. Hanya dengan mematuhi prinsip pengkomputeran dan mengintegrasikan teknologi inovatif, kita dapat membina tulang belakang keluli yang merangkumi masa dan ruang.
