斜拉网壳结构的构件分析和非线性动力计算

斜拉网壳结构是空间网壳结构与柔性拉索族系的有机结合。文中导出了空间杆单元几何非线性刚度矩阵,阐明了斜拉索的非线性特性和塔柱计算,给出了结构非线性动力响应计算策略并做数值分析。计算表明,该类结构频谱密集,且自振频率明显高于对应的网壳结构;反应谱法与时程分析法的计算结果差别较大,因此对大跨度（斜拉）网壳结构须用后者验算。     

斜拉网架的结构特性及其设计应用研究

在简述斜拉网架的构成原理及其工程应用的基础上,根据考虑几何非线性影响的斜拉网架分析程序,通过模型试验和大量算例对此类结构的计算模型和结构在不同布索形式、不同塔柱形式、不同斜拉索刚度和不同塔柱刚度等情况下的静力特性进行了分析研究.文中还介绍了浙江大学司令台斜拉网架的设计与施工.并提出了一些可供工程设计参考的意见.     

半刚性连接球面网壳结构的动力分析

通过半刚性节点模型,利用有限元方法对球面网壳结构进行动力分析.建立了半刚性情形下单元刚度矩阵.通过求解特征值问题,得到半刚性球面网壳结构自振特性规律,并与理想刚接及理想铰接情形进行了对比.采用时程分析法对球面网壳进行了水平地震作用下的分析计算,比较了半刚性节点模型所得结果与理想刚接及理想铰情形的异同,说明使用半刚性模型进行结构计算分析的合理性.论文结论对网壳结构的工程设计及施工有一定的参考价值.     

节点刚性对带拱肋单层柱面网壳的稳定性影响研究

本文采用大位移带刚臂梁柱单元，分析并研究了结构节点刚性对由杆系拱加强的单层柱面网壳的稳定性的影响。文中斗杆系拱单层柱面网壳这种杂交结构体系进行了考虑及不考虑节点刚性的非线性大位移分析，并与试验曲线作了比较。结果表明，结构节点体系的刚性对单层网壳结构的稳定性的影响是值得注意的。     

斜拉立体桁架的几何非线性分析

斜拉立体桁架是一种有发展前途的杂交结构体系，不需增加结构高度和构件断面，就能比较经济地跨越很大的跨度。本文基于UL列式，结合斜拉立体桁架的特点，采用了空间梁单元、空间杆单元、拉索单元相结合的混合有限元模型，分别对1塔柱2跨和2塔柱3跨两种不同形式的斜拉立体桁架进行了几何非线性静力分析，研究了由于拉索的垂度、大位移以及二者都考虑引起的非线性效应，并和线性分析作了对比，最后得出了一些结论供设计人员在设计中参考。     

斜拉立体桁架一塔柱两跨结构体系的极限承载力分析

对斜拉立体桁架常用的一塔柱两跨结构体系,基于UL列式,采用混合有限元,分别按空间(面外自由)和平面(面外自由度约束)两种模型,进行了线性、几何非线性、材料非线性以及同时考虑两种非线性屈曲分析,得出结构的极限承载力。研究表明,空间模型比平面模型的安全因子低。线性屈曲和只考虑几何非线性屈曲两种模型的安全因子差别较大,而考虑材料非线性和双重非线性两种模型的安全因子比较接近。几何非线性对斜拉立体桁架的极限承载力影响较小,其结构极限承载力主要由材料非线性控制。立体桁架的塑性部位出现在距塔柱(5/8～3/4)主跨附近的弦杆、塔柱附近弦杆以及靠近塔柱拉索附近的弦杆。此外,探讨了塔高、桁架高度、索距以及拉索刚度对结构极限承载力的影响,其中索距对结构的极限承载力影响最大。     

斜拉网格杂交结构设计中的若干问题

斜拉网格结构是网格、塔柱和斜拉索协同工作的杂交空间结构,刚柔相济,受力合理。对斜拉网格杂交结构的结构布置、结构分析和节点构造等设计中的若干问题进行了探讨,可供工程设计参考。     

考虑蒙皮和节点刚度的铝合金网壳稳定性

为明确蒙皮效应和节点半刚性对铝合金单层球面网壳静力稳定性的影响,运用有限元软件建立了一个125 m跨度的结构模型。首先通过数值模拟确定了初始缺陷和材料非线性对网壳稳定性能的影响,并在此基础上考虑蒙皮效应和节点半刚性进行对比分析。分析结果表明:蒙皮效应可以显著提高铝合金单层网壳静力稳定承载力,并改变结构屈曲模态,考虑节点半刚性会大幅降低网壳极限承载力,当同时考虑蒙皮和节点刚度时,该网壳稳定性能基本不变。     

半刚性连接网壳结构的有限元分析

建立了半刚性连接网壳结构的有限元模型,推导了考虑节点柔性的三维梁单元刚度矩阵,并对单元的固端力做了修正.在此基础上编写了相应的用户子程序UEL,该程序可以对半刚性连接的网壳结构进行节点位移和杆件内力的计算分析.算例验证了本文所提出的模型及所编程序的正确性,最后分别对单层和双层网壳结构进行了半刚性节点分析,通过计算得到了一些有益于指导网壳工程设计的重要结论.     

网壳结构的三维地震响应分析

网壳结构是空间结构中常见的结构形式,利用ANSYS有限元分析方法,对局部双层网壳结构进行了地震作用时程分析计算,得到了结构杆件的内力和节点的位移,对结构动力响应在线性、几何非线性及几何和材料非线性情况下进行了分析对比。分析结果表明,网壳结构在三维地震作用下应该考虑几何和材料非线性的影响。     

珠江黄埔大桥北汊桥索塔锚固区足尺节段模型试验研究

斜拉索在塔柱上的锚固区是将斜拉桥拉索承担的上部结构自重和外荷载传递到主塔的重要结构。确保斜拉索与主塔的锚固区的安全至关重要，也是斜拉桥成败的关键因素之一。本文以珠江黄埔大桥为依托，简要介绍了大桥索塔锚固区足尺节段模型试验的方案、过程和结果，同时还得出开裂荷载和极限承载荷载等重要结果。通过有限元分析将试验结果与数值分析结果进行比较，结果比较接近。     

双曲索网结构极限能力影响因素分析

以双曲抛物面索网结构为研究对象,考虑索网结构在变形、失稳破坏期间的几何及材料非线性特性,采用钢绞线本构关系及ANSYS中索单元,对双曲抛物面索网在固定边界条件下承受静力荷载作用下的极限承载力进行分析,研究了索网结构中索的初索力及索网结构几何大小对索网结构承载能力的影响.结果表明,索网结构随着预应力比的增加,索网结构的承载能力逐渐下降,在半跨荷载作用下,索的极限承载能力相对于全跨荷载工况略有提高;随着预应力增大,两种荷载布置引起的极限荷载差别减小.在工程上,常用几何大小范围内几何尺寸对极限承载能力的影响不大.本文结果可供索网结构设计及施工时参考.     

输电塔架结构的极限承载力分析

利用有限元分析软件ANSYS建立了一个330KV输电塔架的桁梁混合有限元模型,对其进行极限承载力的分析,描述结构在超载下的破坏过程,得出了结构的极限承载力,这些为塔架结构的可靠性分析和维修加固提供了依据。     

Elastoplastic large deformation analysis of a lattice steel tower structure and comparison with full-scale tests

The objective of this paper is to develop a numerical model for simulating ultimate behavior of lattice steel tower structures. We present the elastoplastic large deformation analysis of a lattice steel tower structure using finite element analysis and we compare the numerical results with full-scale destructive tests. A 2-node three-dimensional L-section beam finite element proposed in our previous work is used. The beam finite element can consider eccentricities of loading and boundary conditions as well as material and geometrical nonlinearities. We model a real tower structure section using the beam elements and perform a nonlinear static analysis to obtain the limit behavior of the tower in two different load cases. The numerical results are discussed in detail.     

大跨度斜拉立体桁架的极限承载力及影响因素分析

本文针对常用的斜拉立体桁架两塔柱三跨结构形式,基于UL列式,采用混合有限元,分别按空间（面外自由）和平面（面外自由度约束）两种模型,进行了线性、几何非线性、材料非线性以及同时考虑两种非线性的屈曲分析和比较,得出了结构的极限承载力。研究表明,空间模型比平面模型的安全因子低。线性屈曲和只考虑几何非线性屈曲两种模型的安全因子差别较大,而考虑材料非线性和双重非线性两种模型的安全因子比较接近。几何非线性对斜拉立体桁架的极限承载力影响较小,其结构极限承载力主要由材料非线性控制。立体桁架的塑性部位出现在塔柱附近的腹杆和弦杆,以及跨中附近的弦杆以及拉索附近的弦杆。此外,探讨了塔高、桁架高度、索距以及拉索刚度对结构极限承载力的影响,其中索距对结构的极限承载力影响最大。     

K型搭接节点承载力性能分析及建议公式

空间管桁结构是目前流行的结构形式 ,其相贯节点的特性比较复杂。利用有限元分析手段 ,考虑材料非线性和几何非线性对节点进行非线性全过程分析。针对K型节点重点考察了搭接型节点的应力分布、塑性扩展和变形 ,考察各个参数对承载力的影响 ,对规范的承载力公式进行修正 ,并与国外规范进行比较     

Research on mechanical behavior of prefabricated steelframe columns using high-strength bolted flangeconnection with tapping steel plate

为了研究多高层装配式钢框架结构体系方钢管柱采用钢板攻丝高强螺栓法兰连接节点的受力性能,进行了钢柱法兰连接节点的足尺模型静力和拟静力试验,分析了这类节点的承载力、失效模式以及在单向水平地震作用下的滞回性能。试验研究表明：试件在静力试验中表现出较强的承载能力,失效模式为短柱受压侧屈服;试件在拟静力试验中得到的滞回曲线比较饱满,试件延性较好,耗能性能优良,失效模式为短柱受压屈服。对这类钢柱法兰节点的受力性能进行了有限元数值模拟分析,数值模拟结果与试验结果吻合较好。通过比较节点刚接模型及栓接模型的有限元分析结果,从设计角度考虑,认为该类节点在实际工程应用中可视为等效刚性连接。     

索连板球基础竖向抗拔承载特性及其影响因素

针对沙漠地区砂土地基的工程特性及现有输电塔基础存在的不足,研发出索连板球基础。将室内相似模型上拔试验与数值模拟计算相结合,对不同上拔荷载作用下的基础位移进行分析,并研究了埋深比、球径及柱径对基础极限抗拔承载力系数及土体表面主破裂面半径的影响及其规律。研究结果表明:数值模拟计算结果与模型试验结果吻合较好,与土体变形演化的三阶段相对应,荷载位移曲线呈三段式变化;埋深比对基础极限抗拔力影响最大,且它们之间呈正相关关系;极限抗拔承载力系数随埋深比增大呈先增大后减小的变化趋势,与球体直径呈负相关关系,与水泥土柱直径呈正相关关系;土体表面主破裂面半径与埋深比、球径及柱径均呈负相关关系。     

基于下限有限元法的条形浅基础极限承载力分析

以极限分析下限法理论为基础,利用应力型有限元法建立满足条件的静力许可应力场,将地基的极限承载力问题归结为一个非线性数学规划问题。依据几何上的相似性,引入二阶锥形规划方法,采用预示校正内点法,避免屈服准则(Mohr-Coulomb)顶点约束的线性化近似,实现下限法数学模型的求解。并以均质土体的刚性条形基础的极限荷载为算例,比较了所得数值解与理论解,论证了该法的正确性和有效性。