悬索结构计算中的索单元类型及其比较

总结了目前索系结构分析中应用的索单元有限元模型的种类及其优缺点，通过不同类型的单元对小垂度和中等垂度的悬索问题进行了分析。结论表明，中等垂度内的悬索结构使用直线型单元进行分析可以满足工程要求，使用高精度单元意义不大。     

高温作用下1860级预应力钢绞线蠕变性能试验研究

预应力钢绞线高温下蠕变性能是进行预应力钢结构抗火性能研究必须考虑的重要因素。以1860级低松弛预应力钢绞线为对象,开展高温下蠕变研究。以温度和应力水平为参数,进行了12根钢绞线高温下的蠕变试验。试验时先升温至设定温度,恒温30 min后开始张拉至预定应力水平。试验过程中保持应力和温度恒定,测定蠕变随时间的变化规律。结果表明,钢绞线承受蠕变的能力与温度及应力水平的组合有关。应力和温度均较高时,蠕变很快从平稳发展阶段发展为突然破坏阶段。温度越高,钢绞线能抵抗的蠕变应力水平越低;应力水平越高,能经受的蠕变温度越低。通过拟合试验结果,得到钢绞线高温蠕变与时间关系计算式。对蠕变试验尚未断裂的钢绞线的中丝在温度恢复到常温后进行抗拉强度试验,结果表明,蠕变应变对温度恢复到常温下钢绞线试件的抗拉强度影响较小。     

预应力轴心受拉钢构件高温性能试验及理论研究

进行了3根预应力轴心受拉钢构件高温试验研究。试验结果表明，高温下预应力轴心受拉构件中内置拉索和钢管所承受荷载比例随温度的变化而不断变化。升温初期拉索张力随温度升高不断增大，预应力轴心受拉钢构件轴向位移平稳发展，在达到峰值后，拉索张力随升温时间的延长而不断降低。在临界状态下，轴向位移增长很快， 预应力受拉构件中拉索均被拉断，外部钢管发生不同程度的颈缩现象。在试验结果的基础上，建立了预应力轴心受拉钢构件的有限元分析模型，得到了高温作用下预应力轴心拉杆中拉索张力和预应力钢杆轴向位移的时程全曲线。参数分析的结果表明：在其他条件相同时，预应力轴心受拉钢构件失效时的临界温度随着荷载比的增加而降低；当预应力比小于08时，预应力比对预应力轴心受拉钢构件失效时的临界温度的影响较小，当预应力比等于08时，预应力轴心受拉钢构件失效时的临界温度显著的提高；在其他条件相同时，预应力轴心受拉钢构件失效的临界温度随约束刚度比的增大而增大。最后对高温下预应力轴心受拉钢构件进行了理论分析，推导出预应力轴心受拉钢构件高温下差分计算方法，并以此为基础编写程序。通过计算结果与试验结果的对比，证明了差分计算方法的正确性。     

索网结构找形分析及其在ANSYS中的实现

对索网结构的几种常见"找形"方法进行了简要综述。论述了采用几何非线性有限元方法,通过调整支座位移,从而寻求一个与给定的初始预应力及其结构几何控制参数相适应的平衡形状的理论方法,并利用ANSYS有限元软件对常见的索网找形过程进行了研究。算例结果表明,该方法用来确定结构的初始形状是切实可行的。     

大跨度方钢管空间桁架结构优化设计

以桁架结构的总质量最小为目标函数,考虑杆件的强度、刚度、稳定性等约束条件,利用ANSYS有限元分析软件提供的一阶方法对该桁架进行优化,提取出经过10次迭代后的结果并进行比较分析。结果表明,优化后的截面尺寸在减少结构用钢总量的同时,又适当地减小了桁架的最大竖向挠度,并能使杆件的内力分布更为合理。     

截面尺寸误差对混凝土框架节点抗震性能影响的试验研究

研究截面尺寸的施工误差对混凝土框架结构在低周往复荷载作用下节点滞回性能的影响.为此,制作了3个配筋相同、截面尺寸误差不同、轴向长度相同十字形框架节点构件.按照相同轴压比对试件施加轴向力,水平方向分别采用力和位移加载方式,研究不同误差的3个节点在低周往复荷载下的性能.得到了3个误差不同的试件的滞回曲线、骨架曲线.试验结果表明:超出现行规范允许值的不同误差的试件开裂荷载、破坏特征是不同的;在相同的轴压比条件下,截面尺寸相对较大的试件相对于截面较小的构件,耗能系数较大10％左右;截面尺寸大的试件相对于截面尺寸较小的试件,前者经历的最大荷载明显大于截面尺寸误差为负值的试件,两者相差达到38％.在相同加载制度下正误差的试件极限位移大于误差为负值的试件,两者相差为5％,前者的变形能力大于后者.因而混凝土框架结构施工环节应严格控制截面尺寸,避免截面尺寸小于设计值的情况,以保证框架结构在动荷载作用下具有良好的抗震性能.     

双重迭代法在刚性拉索振动控制中的应用

缆索结构系统在外部激励作用下将产生低频谐振,会导致大的振幅而可能有破坏性事故发生,故需要一种有效的方法控制这种振动.本文在考虑拉索抗弯刚度的情况下,在用压杆屈曲函数模拟出实际的振动模型基础上,通过双重迭代计算,求出抑制振动的轴向主动最优控制力,方便快捷地实现了两端固接刚性拉索振动的主动刚度控制.     

悬索及其索网在高温(火灾)作用下的计算

对悬索及其双曲索网结构在索张紧状态下发生火灾时结构的反应特点进行分析。在节点荷载作用下,悬索及其双曲索网的面内位移相对于面外位移来说是一个较小量,可以忽略;且高温作用下索网结构具有"卸载"的特性,据此对悬索及其索网结构在荷载作用同时经受高温作用时结构反应进行理论推导,同时,考虑了材料和索网结构的几何非线性问题。算例表明,该方法正确、简便,精度满足工程要求。     

双重迭代法在刚性拉索振动控制中的应用

缆索结构系统在外部激励作用下将产生低频谐振,会导致大的振幅而可能有破坏性事故发生,故需要一种有效的方法控制这种振动。本文在考虑拉索抗弯刚度的情况下,在用压杆屈曲函数模拟出实际的振动模型基础上,通过双重迭代计算,求出抑制振动的轴向主动最优控制力,方便快捷地实现了两端固接刚性拉索振动的主动刚度控制。     

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.