预应力柔性拱结构弹性整体稳定性试验研究

预应力柔性拭拱由薄钢板带和索组成的新型预应力结构,通过张拉索先将薄钢板带在弹性范围内压弯成弓状,然后继续张拉拱面索,从而形成拱内初始压应力．针对3种不同的拱面索预拉力值的柔性模型,进行了跨中施加竖向集中力的弹性稳定性试验研究．结果表明,模型达稳定承载力时均呈侧移失稳模态,且稳定承载力随拱面索中预拉力的增加而增加．试验结果与ANSYS有限元分析结果吻合较好,为利用ANSYS开展该种结构静力工作性能的研究创造了条件．     

平面索一拱体系的静力性能和参数分析

探讨了平面索一拱体系中索预拉力,索与拱的曲率,拱竖向抗弯刚度,索与拱轴向刚度比等主要设计参数对体系工作性能的影响规律,并给出了较优的参数建议。     

双曲抛物面正交索—拱悬挂混合体系性能的研究

本文提出一种新型的悬挂混合体系一双曲抛物面正交索-拱结构,作为传统索网结构的可能竞争方案,并用1/10比例的大模型研究了这种结构体系的静力和动力性能。索网结构在均布荷载下具有良好的结构性能,但由于柔索的几何可变性,索网的形状稳定性较差,即在非对称荷载或局部荷载作用下要发生较大的机构性位移。为此不得不增大索网的预拉力数值,导致边缘构件受力很大。本文设想用具有抗弯刚度的拱代替索网中的稳定索,使曲面不需施加太大的预拉力而具有足够的形状稳定性。从而使边缘构件的受力大幅度下降。拱不仅能受拉,而且还可以受压;由于张紧的索对拱的侧向支撑作用,截面不大的拱在受压时不会丧失整体稳定。模型试验和理论分析完全证实了上述设想。在模型试验中,静力方面测量了各种类型荷载(包括局部荷载和集中力)作用下体系的位移和内力,动力方面测定了若干个低阶自振频率和相应的振型。编制了考虑几何非线性的混合体系有限元分析程序,用以对所述体系进行理论分析。理论计算和试验结果相当吻合,并充分证实了所提出的索-拱混合体系的优良结构性能。     

利用带缝钢板剪力墙耗能的自复位体系研究

应用有限元分析软件ANSYS对利用带缝钢板剪力墙耗能的自复位体系进行模拟.通过改变结构中钢绞线的初始预拉力、钢绞线的面积、开缝钢板的厚度等参数来分析结构的刚度、承载能力、复位能力和耗能能力.模拟分析表明:钢绞线的面积和钢板的厚度对结构的性能影响非常大;而钢绞线的初始预拉力对梁柱自复位节点脱开时的荷载以及极限荷载影响明显;合理的参数设计会使结构的塑性变形集中在开缝钢板区域;而梁柱钢绞线等主体构件保持弹性,可以重复使用;地震作用过后,只需更换钢板,便可对结构体系进行快速的修复,同时结构的抗震性能还基本保持不变.     

钢框架预应力支撑结构拉索初始预拉力设计方法

为了研究钢框架预应力支撑结构体系中拉索初始预拉力的取值方法,从理论上对钢框架预应力支撑结构体系进行分析,推导出预应力框架支撑结构体系拉索初始预拉力的取值公式,得到预应力拉索初始预拉力与结构层间位移角之间的关系.采用反弯点法,推导出预应力框架支撑结构体系的抗侧刚度计算公式,得到预应力框架支撑结构体系的抗侧刚度与构件的材料属性、截面属性、预应力拉索与水平面的倾角有关,与拉索的初始预拉力无关.基于推导出的预应力拉索初始预拉力和层间位移角的关系公式,提出一种预应力拉索初始预拉力的设计方法,通过算例验证了提出的预应力拉索初始预拉力设计方法的可行性,保证结构体系在设计的外荷载作用下,卸载索不退出工作,而增载索的安全储备提高了30%左右.     

柔性边界索网结构受力分析

提出一种以双向多跨连续,柱间以索桁架连接的柔性边界索网结构,并结合天津一汽成品车停放场悬索工程,运用通用有限元分析软件ANSYS对其进行非线性有限元分析,并与一般边界为刚性的索网结构受力性能进行了比较。索桁架作为结构的柱间支承,在保证其预应力情况下, 有足够的刚度承担竖向荷载以保证其结构的稳定,结构的索桁架和索网能够很好地协同工作;在经济性能有很大的优势,使结构耗钢量比单跨刚性边界索网结构有较大的降低。分析结果表明柔性边界索网结构是一种理想的新型结构形式。     

两铰弹性圆拱的静力稳定性分析

本文通过变分原理建立圆拱的平衡方程。用有限差分法求解非线性微分方程组。在考虑有限变形和几何初始缺陷的情况下分析了两铰弹性圆拱在垂直于拱轴均布荷载作用下的静力稳定性,用双参数确定了Timoshenko公式以及扁拱理论的适用范围;提出了计算扁圆拱静力稳定临界值的公式;讨论了静力失稳模态;分析了初始缺陷对静力稳定临界值的影响;并发现当γ<0.7时扁圆拱不发生失稳。     

索支撑压杆屈曲性能分析

利用ANSYS非线性有限元研究大跨度空间结构中两类典型索支撑压杆的屈曲性能,一类为两端索支撑压杆,另一类为一端刚性杆支撑、一端索支撑压杆.运用数值模拟建立并计算多组索支撑压杆模型以考虑支撑索初始预应力、初始缺陷及刚性支撑杆刚度对压杆屈曲性能的影响.研究结果表明:对于这两类索支撑压杆,均可取计算长度作为原长的压杆临界荷载值;在一端刚性杆支撑和一端索支撑的压杆单元中压杆屈曲的产生先于整个体系的屈曲,提高上部刚性杆的截面可避免整个压杆体系的屈曲.     

水平弹性支撑抛物线拱在均布荷载与热载荷作用下的屈曲特性

分析了水平弹性支撑抛物线拱在均布荷载与热负荷共同作用下的屈曲特性,通过变分原理推导了弹性支撑抛物线拱的非线性平衡方程,得到了外荷载与径向位移和轴力的关系,用数值法分析了弹性支撑抛物线拱在均布荷载与热负荷共同作用下屈曲特性。     

平面预应力索-拱体系

本文提出一种新的混合结构形式—预应力索-拱体系,作为传统的双层索系的可能竞争者.这种体系可以施加较小的预拉力,但具有较好的形状稳定性和刚度.本文用连续化理论对平面索-拱体系进行了理论探讨,导出了在常见荷载作用下的内力和位移的计算公式,同时进行了跨度为4.5M的大模型试验,在静力方面考察了体系在不同形式荷载作用下的内力和变位,在动力方面测定了该体系模型的基本动力特征—前五个频率和相应的振型.理论计算结果与试验符合得较好.     

索对斜拉拱桥横向静风稳定性的影响

应用有限元软件ANSYS对斜拉拱桥在静风荷载作用下的面外稳定问题进行研究,考虑不同索预张力、索塔高度、索距及拉索布置位置等参数下索对斜拉拱桥横向静风稳定性的影响.结果表明:拉索可以有效控制结构的面外失稳形式,斜拉拱桥具有较高的横向抗风稳定性能;增大索预张力、增高索塔及减小索距都能改善结构横向静风稳定性能,且塔高影响最显著,增高索塔甚至能使横向静风稳定性能提高近一倍;拉索布置位置对横向静风稳定性能有明显影响,且索面中心线宜位于拱肋四分点处.     

下承式双肋斜张拱桥侧倾稳定实用计算方法

考虑索和吊桥的非保向力效应,利用能量法对下承式平行双肋斜张拱桥的横向稳定问题进行分析,得到了斜张拱桥横向屈曲临界荷载的实用计算表达式.研究表明,索结构的索面大小、水平倾角、索张力大小及拱上锚固位置和拱结构的矢跨比、横撑在拱切向面内抗弯刚度、横撑数量等因素对结构横向稳定性能影响很大,而横撑在拱径向面内抗弯刚度和拱肋抗扭刚度、竖向抗弯刚度等因素的影响很小;考虑非保向力效应后,拉索使结构横向稳定性能有显著提高.     

低预应力装配式方钢管拱结构受力性能分析

低预应力装配式方钢管拱结构是一种新型的结构型式,结构中下弦相间节点间所设的预应力拉筋。可以增强结构的整体刚度,减小支座水平推力。通过对该结构在不同荷载及不同跨度等参数作用下的受力性能进行分析认为,该结构不仅构造简单、造型美观、加工安装方便,而且受力性能也很好。是一种具有广阔应用前景的结构型式。     

预应力混凝土扁梁框架内节点的三维有限元模拟分析

为了分析轴压比对预应力混凝土扁梁框架内节点抗震性能的影响,运用ANSYS软件,模拟了单调荷载作用下预应力混凝土扁梁框架内节点的荷载-位移曲线,并与相应的试验结果进行比较分析。在有限元模拟试验的扁梁框架内节点的基础上,用ANSYS软件模拟了未做过试验的不同轴压比下的扁梁框架内节点荷载-位移曲线,模拟结果表明,轴压比的增大在一定程度上可以提高试件的承载力,但是太大的轴压比则会使试件的延性不足,反而会对抗震不利。     

横张预应力砼梁关键部位受力性能研究

横张法预应力混凝土属于后张有粘预应力混凝土结构,预应力钢筋张拉有别于常规后张法施工。本文利用ANSYS软件对横张预应力混凝土梁在张拉施工阶段的受力情况进行仿真模拟,研究粘结锚固区域和插销定位区域混凝土受力变形的规律,为横张预应力混凝土结构设计和施工提供参考。     

小湾拱坝放空底孔预应力闸墩三维有限元分析

采用三维有限元方法,应用ANSYS程序对小湾拱坝放空底孔预应力闸墩进行了空间应力与变形计算,并详细探讨了预应力的模拟方法,对3种不同方法的优缺点进行了对比评价.根据计算结果,对比分析了多个设计工况下闸墩结构的变形、应力分布规律,评价了预应力锚索的预压效果.在此基础上,取闸墩结构特征点的第一主应力作为优化变量,对预应力锚索设计吨位和布置方案进行了敏感性分析,得出了预应力锚索布置的优化方案.全部研究成果为小湾拱坝施工设计详图所采用.     

大跨中承式钢管混凝土拱桥极限承载能力

分析了大跨中承式钢管混凝土拱桥在设计荷载工况作用下的静力失稳全过程,对其受力特性及破坏机理进行了探讨,并对桥面系非保向力作用对结构稳定性的贡献进行了讨论。结合ANSYS软件的分析功能,对一360 m跨的中承式钢管混凝土拱桥进行了荷载工况-恒载+全跨双向汽车荷载+全跨双向人群荷载+风荷载-作用下的极限承载能力分析,通过内力、变形等指标描述了算例的静力失稳全过程。分析结果表明,结构达极限荷载时发生的面外失稳破坏属于典型的极值点失稳问题,在此过程中,桥面系对拱肋的非保向力作用对结构面内、外刚度均有贡献,且在拱肋弹性受力阶段贡献更大。     

预应力杆系结构的张力偏差监测及补偿

为了对使用期的结构预张力变化进行监测和补偿分析,将各类引起预张力松弛的因素描述为杆件原长的变化量,建立预应力杆系结构张力偏差分析的数学模型.基于反映主动索索长变化和测点杆件内力变化关系的线性方程,通过分析该方程解的特性探讨监测点数的确定原则,提出一种根据杆件内力增量方差对主动索索长增量方差的敏感性来选择有效测点杆件的方法.根据测点杆件的内力偏差,推导求解主动索索力偏差或最小二乘估计值的计算公式,建议一个评判被动杆松弛影响大小的指标,提出补偿张力的计算方法.算例分析表明,该方法对于预应力杆系结构的预张力监测和补偿定量化分析是有效的.     

济南某工程大跨度预应力结构有关问题的探讨

介绍了济南某工程大跨度预应力结构的测试分析方法,用ANSYS有限元程序对这种带次框架的大跨度预应力结构的受力特点进行分析,在张拉顺序、预应力梁截面改变对内力的影响、预应力施加后对结构的影响以及次弯矩的作用等方面进行了探讨并给出自己的结论,针对设计和施工提出建议。