为克服这些限制,Unique-Plan Kft. 的结构工程师 Tamás Hornyák 与 Hilti 锚固专家 Gábor Hanzel 合作,开发了一套经过验证的工作流程,将传统锚固设计工具与非线性混凝土分析相结合,在极端荷载条件下提供可施工、符合规范的解决方案。

项目概况
作为一项重大高速公路升级工程的组成部分,需要在桥梁护栏顶部安装隔音屏障墙,以降低交通噪声污染。这些屏障高大且承受较大风荷载,安装于尺寸和钢筋配置均有限的混凝土结构上。项目主设计单位 CÉH+ 提供了核心布置方案,包括屏障高度、立柱间距(每 2 米一根)及相关荷载组合。
工程挑战
主要难点在于验证布置于现有混凝土边缘附近、承受较大水平力的后锚固锚栓。尽管护栏内含有钢筋,但欧洲规范对此类设计中钢筋的考虑方式有所限制。因此,Hilti Profis Engineering 往往给出不满足的结果,即便工程师认为实际结构应能满足要求。

通过增大底板尺寸或增加锚栓数量进行过度设计的尝试显得过于保守且不令人满意。现浇替代方案虽然计算上更为可行,但现场施工困难。需求十分明确:一种可靠的方法,能够在不违反规范、不影响可施工性的前提下,将现有钢筋纳入验算。

解决方案与成果
Tamás Hornyák 认识到过度设计或增大尺寸并非可持续的解决方案,因此设计了一套新的工作流程,弥合了软件功能与工程实际之间的差距。该流程首先在 Hilti Profis Engineering 中进行初步锚固设计,该软件标记了混凝土边缘附近的关键工况。随后,设计被导出至 IDEA StatiCa Connection,在此对钢柱和底板进行了包括刚度分析在内的全面结构校核。

当锚固在此设置下仍不满足要求时,Tamás 将设计转入 IDEA StatiCa Detail,对整个锚固区域进行非线性有限单元法建模。在此,根据所提供的图纸,对桥梁护栏中的现有混凝土钢筋进行了详细建模,与实际钢筋布置相匹配。这使得混凝土受拉破坏和钢筋锚固行为均得以准确捕捉。

结论
该非线性三维分析考虑了真实材料行为、混凝土无抗拉强度以及零内摩擦,使锚固系统通过了所有相关规范校核。该方案同样满足风荷载方面的规范要求。最终成果是一套稳健、安全且符合实际的锚固设计,并经主设计单位 CÉH+ 验证认可,该单位此后也采纳并支持了这一方法。

这套兼具实用性与严谨性的工作流程此后由 Gábor Hanzel 向其他面临类似后锚固锚栓挑战的工程师进行了推广,尤其是在东欧基础设施项目中。其成功经验充分体现了非线性分析工具在传统方法无法反映真实工况时的强大能力。

关于 Unique-Plan Kft.
Unique-Plan Kft. 于 2015 年在布达佩斯成立,公司部分成员自 1993 年起便已合作共事。公司主要业务范围包括:桥梁结构设计、工业与民用建筑设计,以及静力和高级动力计算(地震、行人与风动力学、振动与疲劳分析)。
他们使用多种软件进行计算(ANSYS Discovery、AxisVM、ConSteel、IDEA StatiCa、Mathcad、SOFiSTiK)以及建模与绘图(ALLPLAN、ANSYS SpaceClaim、AutoCAD、Tekla Structures)。凭借训练有素、经验丰富的工程师团队,他们能够以经济美观的方式完成工程结构设计。公司格言: 让思想成为蓝图!




