基于子结构中弯曲波的拉索索力识别方法

以轴向受拉修正Timoshenko梁模型为理论依托,从波的角度对拉索子结构的动力特性进行研究,分别讨论了近场波与行波,发现距离梁端一定距离或较高的频段可不考虑近场波的影响。基于梁结构中的行波传播特性,通过3个测点的频域响应,利用最小二乘法拟合得到波分量系数,再以拟合残差最小为目标进行拉索索力和抗弯刚度的识别。通过拉索振动的数值模拟实验验证了方法的精确性,索力与抗弯刚度值识别误差均不超过1%。相比传统的频率法,该方法基于子结构索力识别,不受减震器和边界条件的影响,而且可基于识别的子索段索力,通过静力分析反推拉索各个位置的索力,同时,在各频率采样点处均能识别出相应索力,减小了外部干扰对索力识别的影响。     

张弦梁结构张拉力确定方法研究

张弦梁结构属于预应力钢结构的一种,在进行拉索预应力导入过程中必须保证施工过程的安全性和完工时的受力状态满足设计要求.因此,必须对张拉索进行张拉过程的索力优化分析和研究,保证对整个施工过程的安全控制.以双向张弦梁为例对比了3种优化方法对张弦梁结构的适用性.经计算分析,得出了张力补偿法为适用于张弦结构张拉力确定的最优方法.结合鹤壁市体育馆预应力空间桁架钢屋盖结构,采用张力补偿法进行了该结构施工阶段分析,得出了高强钢索的内力发展变化规律,验证了张力补偿法在实际大型预应力空间钢结构中的适用性.     

基于静力虚拟变形法的桥梁结构损伤识别研究

静力虚拟变形法(VDM)在结构损伤识别中计算效率高、识别结果精确,但是其损伤识别应用范围仍局限于平面桁架及桥梁吊杆。拓展了静力VDM在结构损伤识别中的应用范围,并将其用于桥梁结构梁单元的损伤识别。首先,介绍了已有的静力VDM在平面桁架结构中的损伤识别理论;其次,引入了应变转换矩阵,将静力VDM损伤识别理论的应用范围从桁架结构拓展至三维梁单元,并以连续梁有限元模型进行了验证;最后,用静力VDM对某实际桥梁结构梁单元的损伤进行识别,并以现场观测的方法对损伤识别结果进行了初步验证。结果表明静力VDM能够有效地对桥梁结构梁单元进行损伤识别。     

张弦梁膜结构几何非线性分析

针对以往对张弦梁膜结构分析时膜与张弦梁结构分开考虑导致的缺点,提出采用几何非线性有限元方法对其整体作统一分析;该方法有利于考虑弦和纵向连接结构件的应力对结构的动态影响. 通过计算分析比较,证实在不均匀荷载作用下,采用整体分析是必要的.     

预应力钢绞线网加固混凝土桥梁的索力分布试验研究

对于采用挤压头连接锚固工艺的高强钢绞线网的桥梁加固技术,为了在预加应力阶段对一次锚固得到的预应力水平与索力分布均匀程度进行便捷和高精度的监测,基于静力平衡原理推导了修正边界的钢绞线索力监测公式,并开展了两组大比例模型梁钢绞线网张拉与索力监控试验研究.试验结果表明:修正后的索力监测值与实际值的相对误差为4.6%,测试精度满足工程要求.基于索力分布统计规律开展了应力松弛试验,提出了无应力索长控制的索力修正模型,以减小钢绞线网索力分布的界限波动率,达到了一致性索力设计状态.该方法解决了狭小空间下预应力钢绞线网索力监测问题,对于后续索力调整研究及保障设计预应力水平均具有重要的意义.     

初始预应力值对张弦梁结构受力性能的影响

张弦梁结构的工作性能受到拉索初始预应力的影响。从内力和变形的角度对张弦梁结构进行了理论分析,并通过建立有限元模型运用SAP2000对张弦梁结构进行了有限元分析,验证了有限元分析结果与理论分析结果的一致性,进而由有限元计算结果分析初始预应力对结构受力性能的影响。分析结果表明,初始预应力的合理取值可以改善结构的内力分布,而对结构的竖向挠度和支座位移的影响很小。     

区间B样条小波有限元及其多分辨分析的应用研究

基于梁结构最小势能原理和区间B样条小波(BSWI)插值,建立细长梁结构的BSWI有限元求解通式,可进行梁结构各类问题的分析.讨论了一般细长梁、弹性地基梁的静力弯曲问题、振动模态问题和稳定性问题的分析方法,并说明了边界条件的处理方法.根据BSWI有限元法的多分辨分析原理,定义一误差判据,构建基于多分辨分析的自适应有限元方法.算例分析结果说明了BSWI有限元方法的有效性和精确性.     

三向张弦梁结构弹塑性极限承载力分析

为了了解三向张弦梁结构的屈服机制、塑性发展情况和失效机制,利用有限元方法对某工程中三向张弦梁结构进行了弹塑性极限承载能力分析,并讨论了拱脚连接方式、上弦拱截面惯性矩、拉索截面积及其初始张拉力对三向张弦梁结构承载能力的影响.分析结果表明,此种三向张弦梁结构具有良好的内力重分布能力,其极限承载能力由强度破坏控制.拱脚连接方式对结构的承载能力影响较小,但从结构的失效机制来看,三向张弦梁靠近主入口一侧拱脚宜采用铰接方式.适当增大上弦拱的截面惯性矩可以提高结构的极限承载能力,结构应选择合适的拉索面积及其初始张拉力,否则拉索将首先失效.     

桁架结构的静力损伤识别

随着各种动力与静力测试技术及相应的数字信号处理技术的快速发展,结构无损伤评估方法研究的进一步深入,各种基于结构动力、静力参数损伤识别方法不断涌现[1].本文在对现有文献研究的基础上,利用静力测量数据,对结构的损伤程度进行识别.利用有限元方法和静力凝聚方法,对桁架结构节点的位移和杆件应力进行测量来计算其损伤指数,并得到有益结论.     

预应力混凝土结构中张紧弦式束筋索力静态获取方法与试验研究

在采用后张法建立预应力体系的预应力混凝土结构中,由于预应力损失各因素的影响,其索力当前值是未知的.为对其实际值进行精确度量,以便把握结构当前预应力储备状况等级,将自主研发的"预应力钢索张力测试仪"应用于大比例模型试验梁试验检测.综合考虑模拟边界修正条件并结合二级差测定法的误差修正技术,建立了基于静力学原理获得束筋索力的静力参数静载检测法.通过试验分析得出:索力测试值与真值的相对误差不超过6%,并且随着张力等级的增大而呈现减小的趋势.因此,该方法精度满足要求并易于工程中推广应用.     

四节点索单元的悬索结构非线性有限元分析

针对柔性悬索结构几何非线性的特点,提出了一种四节点等参曲线索单元有限元模型,并采用三次多项式作为位移插值函数及单元初形状函数,基于修正的Lagrangian坐标描述法,从虚功原理出发推导出单元基本方程和单元切线刚度矩阵,集成后利用Newton-Raphson法求解并编制了程序进行实例计算.结果表明,本文方法精度很高且收敛速度快,可供悬索及索网等张拉结构分析、设计时采用.     

控制索原长求解索张拉力的反分析法

为对预应力空间钢结构的施工成形进行系统的研究,提出了基于控制索原长求解索张拉力的反分析法.从预应力状态开始,通过控制每一级张拉索的原长,进行非线性有限元迭代计算,求出索在分级分批施工时的控制力.方法的优点在于计算简单,省去了通用有限元需要反复试算的缺点.应用编制的程序对一弦支穹顶模型进行了施工过程的模拟分析,结果表明:反分析法能精确模拟结构的施工成形过程,且在整个过程中,每根索只需张拉一次,简化了施工工艺.     

一种等张力空间索网结构找形方法

为设计出质量小、结构稳定的空间索网天线结构,给出了一种等张力索网结构找形的坐标迭代算法.将索网上的各节点看做只能在理想反射面上移动的点,并规定各段绳索中的张力是恒定的.各节点在合力的作用下运动,当作用在各节点上的合力逐渐减为零时,索网结构到达一种平衡状态,根据这一平衡状态可求出各段绳索的无应力长度.使用该算法对环形桁架索网天线计算模型进行了找形计算,并使用有限元法对找形得到的平衡状态进行验证,证明了该算法的正确性和可行性.同时将找形结果与极小范数法、等力密度这两种找形算法的结果进行了比较分析.分析结果表明,使用等张力找形算法得到的索网结构绳索张力的均匀性最好.文中所提的等张力找形算法可用于空间索网结构的找形.     

张弦梁单侧和双侧预应力张拉效果的对比分析

张弦梁结构预应力张拉可采用双侧张拉方案,也可采用单侧张拉方案,用有限元分析手段对常州工学院体育馆张弦梁钢结构进行了两种张拉方案的对比分析,比较了两种张拉方案所引起的变形和内力的差异,为施工方案的选择提供了依据。     

利用模态应变能指标的斜拉桥拉索损伤识别

由于拉索是大跨度斜拉桥的主要承重构件之一,拉索中的损伤对于大跨度斜拉桥结构的安全会产生不利的影响.为实现对斜拉桥拉索损伤识别确保结构的安全,首先给出单元模态应变能定义,然后分析了基于单元模态应变能的损伤识别机理,提出了基于单元模态应变能变化率斜拉桥拉索损伤识别的实用方法,并以国内某重点斜拉桥为试验对象模拟3种不同的损伤工况情况,研究该方法的适用性.试验研究结果表明,单元模态应变能变化率指标是斜拉桥拉索损伤很好的敏感标识量,对单位置拉索损伤能够准确地给予识别,对于多位置拉索损伤识别,指标也能给予较好识别效果.该方法为斜拉桥拉索损伤检测提供了一条可靠有效的途径.     

索-混凝土板预应力组合网架静力特性分析

将网架上弦用混凝土板代替,下弦用预应力索代替,形成上弦为板、下弦为索的预应力组合网架。利用ANSYS有限元软件建立该结构的模型并分析其静力特性,其中建立模型时将结构离散成板单元、梁单元、杆单元和索单元,各单元之间通过节点彼此相连。经过分析可知结构的节点位移中心处最大,往四周逐渐减小;板肋既有受拉又有受压的单元,腹杆既有拉杆又有压杆,并且拉压单元和拉压杆件交替出现;索终应力值全部为拉应力。     

悬链线解答在斜拉索数值分析中的应用

斜拉桥和斜拉索是几何非线性明显的结构。随着斜拉桥跨径的飞速增长,斜拉索的长度也大大增加,目前最长的斜拉索的水平投影长度已超过500 m,这大大超出了常用斜拉索的长度,原有理论的计算精度值得研究。由弹性悬链线静力解析解可推导出弹性悬链线单元,得到单元的刚度矩阵和单元的节点力向量,集成后得到结构的平衡方程。根据该方法,编制了弹性悬链线单元的有限元程序并进行实例计算。该程序可以一根索的任何一个参数值(如索端张拉力或测量预应力状态下的索长)为已知条件来确定索的状态,结果表明,该程序所需单元少、结果精度高,可方便应用于工程实践。建议超大跨度斜拉桥拉索的受力分析采用基于悬链线单元的分析方法。     

Parameter matching design method to keep the asymmetrical astromesh reflector surface stable

The asymmetrical astromesh reflector surface is unstable when the space thermal environment is changing. To solve the problem, the article deduces two formulae that are required for stability design of the astromesh reflector network under a thermal load. According to the formulae, to keep horizontal stability, both the front net and the rear net of the astromesh reflector net should be designed with equal tension. The article presents a form-finding method to design equal tension cable networks, based on the steepest descent algorithm. The method has a better convergence than the one based on the direct iteration. To keep vertical stability, the cross section areas of rear net cable and front net cable should be match-designed. The design method described in the article is validated by the finite element method. The result shows that the asymmetrical astromesh reflector network designed by the method has a wonderful stability under an extreme thermal load.