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.     

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。     

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.     

工程参数对于张弦结构的影响

目前越来越多的工程采用张弦梁作为屋盖形式,因此分析张弦梁的各个参数对于工程是十分急切和必要的.选取一上弦为实腹式拱的大跨度张弦梁计算模型,利用有限元软件ANSYS对其进行了参数分析.     

用等效降温法模拟预应力来实现张弦梁结构找形

主要采用等效降温法来模拟预应力完成预应力张弦梁结构找形问题,并将此方法和力模拟法、初应变模拟法进行比较,发现等效降温法更加有效．从而采用等效降温法获得零状态几何放样,和相应的初始态预应力分布来完成张弦梁结构的施工．同时将考虑几何非线性计算和线性计算的结构位移进行比较,得出在张弦梁结构找形分析时考虑几何非线性的结果．     

考虑抗弯刚度的索力动力识别

为了提高索力测试精度,考虑了索的抗弯刚度对索力测量精度的影响,提出了考虑抗弯刚度的索力动力识别方法.首先,给索一定量化的定义;其次,建立了考虑抗弯刚度的物理模型来研究索的振动特性.研究表明,对于索力较小和短索,抗弯刚度对索力测量精度的影响不可忽略;最后给出了索力识别的公式,这些公式有一个简洁的表达式,识别过程简单而且容易实现.     

影响双向张弦梁结构受力性能的参数分析

为了寻求合理设计双向张弦梁的方法,考察双向张弦梁主要几何参数对结构用钢量的影响．运用基于平衡荷载态进行双向张弦梁优化设计的方法,以结构用钢量最小为优化目标,对结构的高跨比、垂跨比、两向间距比、平面长宽比以及影响预应力取值的平衡荷载值的大小5个参数进行系统深入的分析．结果表明：高跨比和垂跨比的增大对结构用钢量影响近似线性递减,两向间距比对结构用钢量影响不大,使得结构空间布置可以灵活处理,平衡荷载大小存在最优值且对结构荷载态的刚度影响很大．在设计中应首选加大结构高跨比,尽量增大垂跨比,通过计算平衡荷载值确定预应力取值．     

行波效应对张弦梁结构地震响应的影响分析

以广州国际会展中心单向空间张弦梁结构这一典型张弦梁结构为计算分析算例,应用大型有限元软件ANSYS对张弦梁结构的地震响应进行了空间非线性时程反应分析。通过考虑地震波以不同速度传播引起的行波效应,研究了大跨度张弦梁结构在此类情况下的地震响应,分析了大跨空间张弦梁结构在横向、竖向和纵向3向地震联合作用下考虑非一致输入条件的地震响应变化规律的关系。研究结果表明,行波效应的影响与波有关,不同地震波作用下结构的响应有很大的差异,视波速越小对结构的地震响应越明显。     

改进分层遗传算法在斜拉桥主梁损伤识别中的应用

标准遗传算法在解决像斜拉桥这类复杂结构的损伤识别问题时会出现提前收敛,即所谓“早熟”的现象。为了避免此现象的发生,提高损伤识别的效率与精度,提出一种基于改进分层遗传算法的斜拉桥主梁损伤识别方法。采用索力变化作为优化目标函数,将3种具有不同遗传算子的标准遗传算法与变量微调和灾变策略相结合,形成了一种具有灾变特性的分层遗传算法,以实验室独塔斜拉桥模型作为研究对象进行了数值仿真,结果表明：改进的分层遗传算法成功的避免了标准遗传算法“早熟”现象的发生,能快速有效的完成斜拉桥主梁各种损伤的识别;同时对此方法进行抗噪性分析发现,该方法具有良好的抗噪能力。     

考虑索支座振动的索力识别研究

为了提高索力测试精度,考虑索的抗弯刚度和支座振动建立物理模型,导出了索的位移函数,进而得到索力和频率之间的关系,并分析了索的支座振动对索力动力检测的影响。研究结果表明：当索力较小时,考虑支座振动进行索力识别所得结果明显大于不考虑支座振动时的索力识别结果,但随着索力的增大,这种差剐的趋势减小,不考虑支座振动将识剐出不可接受的误差。     

基于优化索力的斜拉桥索力状态评估研究

在恒载索力优化模型基础上，以荷载组合作用下的弯矩包络图正负绝对值相等时的恒载弯矩分布作为优化目标，通过约束主梁线形及索力不均匀系数，最终确定斜拉桥的合理恒载索力.建立了斜拉桥索力状态评估模型，并以优化的恒载索力为索力评估的基准值，引入索力上下限以及斜率关联度，利用层次分析法和变权综合原理，根据一组实测数据对索力性能进行评估.计算结果表明，实测索力与标准索力之间具有较高的关联度，随着均衡系数α的减小，索力评估结果是一个退化的过程.     

下弦与撑杆新构型张弦梁结构的抗连续倒塌性能

由于传统张弦梁结构冗余度较低,下弦预拉索遭受意外作用断裂时易导致结构发生连续倒塌。通过改进传统张弦梁撑杆、下弦等杆件构型与连接形式,提出一种新型张弦梁结构。基于ANSYS/LS-DYNA程序平台,采用考虑初始状态的等效荷载瞬时卸载法,对具有不同撑杆交叉角度和交叉撑杆组数量的多个新型张弦梁结构模型进行抗连续倒塌分析。结果表明：合理设计后,任一段下弦失效时,交叉撑杆将代替失效处下弦为结构提供备用传力路径,新型张弦梁结构不会发生连续倒塌,但会导致下部撑杆内力骤增,下部撑杆设计需预留较大承载余量;撑杆交叉节点越靠近下弦,剩余结构空腹桁架作用越明显,承载能力越好;交叉撑杆组数越多,结构冗余度越高,新型张弦梁结构抗连续倒塌性能越优。     

基于MOPSO算法的斜拉桥索力优化分析

针对斜拉桥设计和监控计算中合理成桥状态和施工状态索力的确定问题,提出了一种基于MOPSO算法的斜拉桥索力优化方法。该方法在PSO算法的基础上通过增加外部储备集和优化更新策略来适应多目标、多约束的索力优化,较单目标优化方法仅有单一解的局限性,MOPSO算法考虑因素更全面,得到的Pareto最优解集可供决策者根据经验进一步筛选。采用Python编程语言,联合有限元软件编写基于该方法的优化程序,选取主塔、主梁的弯曲应变能之和,主塔成桥后在恒载作用下的纵桥向位移平方和作为目标函数,以施工过程及成桥后结构处于安全状态和索力总体分布均匀作为约束条件。工程算例优化结果表明,该方法能够快速搜寻到Pareto最优解集,并从中筛选出最优解,其结构应力处于安全范围,主塔线形合理,索力总体分布均匀。该方法可应用于斜拉桥成桥和施工阶段索力的确定及梁拱组合体系桥梁吊杆索力的确定。     

基于混合遗传算法的机器人改进摩擦模型辨识

为了解决机器人运动过程中库伦+黏性摩擦模型不能真实反映关节摩擦的非线性特性的问题,采用改进Stribeck摩擦模型对机器人关节摩擦进行建模,提出基于混合遗传算法与余弦轨迹的模型参数辨识方法. 采用不同的余弦轨迹对机器人关节进行激励,利用已知的机器人动力学方程确定关节摩擦力矩,从而建立机器人关节速度与关节摩擦力矩之间的映射关系,并利用模拟退火混合遗传算法对摩擦参数进行辨识. 为了验证所提方法的有效性,以多关节串联型机器人为研究对象,进行摩擦参数辨识实验. 实验结果表明,与传统的库伦+黏性摩擦模型相比,改进的Stribeck摩擦模型可以减少17.7%~33.6%的关节力矩计算误差,并能够进一步提高机器人动力学模型的准确性.     

基于遗传算法的车辆参数识别方法

为了识别桥梁交通振动试验中行走车辆的参数,提出基于遗传算法的参数识别方法.利用小波变换方法由车辆自由衰减振动响应获得车辆的模态参数,进一步联合应用遗传算法及复数特征值计算方法,由模态参数反算车辆的转动惯量性质、刚度以及阻尼系数等物理参数.通过3组模拟数据的计算分析,验证了遗传算法用于车辆参数识别的有效性.以实际车辆的振动试验实测结果为例,检验了遗传算法在车辆参数识别中的适用性.算例以及应用实例表明：应用遗传算法能精确识别出车辆的物理参数.     

改进的遗传算法在结构优化设计中的应用

遗传算法(GA)是基于达尔文进化论和遗传学说形成的一种崭新的优化算法.它具有全局收敛性和并行性;对先验知识要求较少,具有很强的适应性.针对结构优化设计方法中存在的局限性,将改进的遗传算法用于结构优化设计中.改进的GA采用以下措施提高搜索效率:(1)动态调整变量区间和GA参数;(2)在每一轮进化结束后重新初始化群体,开始新的进化;(3)将最优个体保留到下一轮.据此编制了计算机程序,并将其应用到一个桁架结构的优化实例中.运行结果表明,改进后的遗传算法用于结构优化设计能够有效地避免陷入局部最优解的现象,提高了搜索效率,具有较强的适应性.