考虑预应力效应的人行悬索桥的非线性力学行为分析

人行柔性悬索玻璃景观桥在荷载作用下存在复杂的大变形非线性力学行为,采用传统结构力学方法进行计算分析存在困难。文中通过考虑拉索的预应力效应及其应力刚度,研究不同拉索张拉应力和不同预应力张拉顺序时的拉索应力和挠度的变化规律,实现了柔性悬索结构的大变形及其非线性力学行为的分析。研究结果显示不同拉索的张拉里对于悬索结构跨中的最大挠度有着明显的影响,随着预张拉力的增加其最大挠度减小。柔性悬索结构的变形与所施加荷载之间存在明显的非线性关系。不同的预应力张拉顺序可影响整个柔性悬索结构的位移和成桥时的最终应力状态。柔性悬索桥结构设计分析时需要考虑预应力张拉顺序对最终完成拉索张拉时结构应力的影响。     

苏州奥体中心体育场钢屋盖结构设计

苏州奥体中心体育场钢屋盖结构为马鞍形轮辐式单层索网结构,跨度260m。对双层索网和单层索网进行了选型对比,对索网进行了找形分析。为了考虑柔性屋面结构与风荷载之间的耦合作用,进行了气弹性模型风洞试验研究。柱脚销轴和铸钢采用了高强材料,减小了构件尺寸,达到美观效果。对部分V形柱边界条件进行释放,弱化了结构刚度,减小了基础沉降差异对钢屋盖结构受力的影响。对结构进行了考虑几何非线性和材料非线性的整体稳定分析。进行了柱脚节点的创新设计,并对其完成了有限元分析和节点试验。进行了柔性屋面大变形对附属结构影响研究,设置了钢屋盖健康监测系统。上述计算分析、试验和监测系统保证了结构的受力安全,可供类似工程设计提供参考。     

基于高温下拉索力学性能的大跨度张弦梁结构抗火性能数值分析

基于高温下预应力拉索力学性能试验结果的分析,回归出可用于理论分析和数值计算的预应力拉索高温力学性能模型;基于实用大空间火灾空气升温模型和钢结构材料升温的真实时间历程,采用考虑时间积分效应的非线性有限元数值分析法,建立用于张弦梁结构抗火分析的数值模型。通过对大跨度张弦梁结构的抗火实例分析,研究结构的温度场分布、位移和应力特征。分析结果表明:在火灾作用下,张弦梁结构具有较好的空间协同工作性能;结构的抗火薄弱区域位于边榀附近,结构的变形呈现不对称特征;火灾下引起张弦梁结构产生较大变形的主要原因是钢材升温膨胀以及结构刚度和强度的降低;在文内设定的大空间火灾荷载作用下,该张弦梁结构是安全的。     

大射电望远镜反射面全球面张拉索网体系静力分析

根据大射电望远镜(FAST)主动反射面的变形及运动要求,采用球面三角形网格划分方法,提出了反射面支承结构的全球面张拉索网格系设计方案,所用网格划分形式及利用直线索模拟球面圆弧线的方法能满足FAST工作精度的要求。利用非线性有限元理论,考虑几何非线性影响进行时变索网的成形和受力分析计算,对预应力成形状态、承载力状态及正常工作状态进行详细分析计算,优化确定了较为合适的反射面预应力张拉索网体系方案。     

天津永和桥地震反应的非线性效应分析

本文介绍了目前斜拉桥非线性地震反应的研究现状,利用MSC/NASTRAN的非线性分析计算方法对天津永和斜拉桥结构的几何大变形非线性影响、抗震支座(拉索、挡块)的非线性影响、拉索预张拉影响以及重力-水平位移相互作用的非线性影响进行了数值分析和讨论.     

俄罗斯远东联邦大学学生中心入口幕墙支承结构选型分析

在满足建筑设计要求和工程经济性要求的基础上,进行了俄罗斯远东联邦大学学生中心入口幕墙拉索桁架的选型,并利用大型通用有限元分析软件对其最终方案进行了整体的分析。计算结果表明:温度荷载对结构的影响不仅包含由于温度变化直接产生的温度变形和温度应力,还应该考虑由于温度变化引起的预应力变化产生的二次结构影响。另外,钢桁架结构的刚度和拉索的内力是互相影响的,因此必须建立整体模型综合考虑钢结构和拉索桁架在各荷载工况组合下的共同作用。最终,所选用的结构体系的应力水平和位移情况均能满足设计要求。     

有无抗风夹直立锁边屋面系统温度效应试验研究

金属屋面系统在长期的日照作用下会产生复杂的温度应力和温度变形。本文以工程中典型的不锈钢直立锁边屋面系统为研究对象,开展实验室温度场模拟加载试验,分析有无抗风夹的不锈钢屋面系统的温度应力和温度变形特性。主要研究温度作用下有无抗风夹的直立锁边不锈钢屋面系统中板肋、支座和板面处的力学性能以及屋面板的水平和竖向变形。试验结果表明,温度作用下屋面系统的应力集中现象显著。带抗风夹下,板面应力最大,板肋应力次之;无抗风夹下,板肋应力最大,支座处应力均最小。屋面板存在着明显的热膨胀位移,屋面板水平位移要大于竖向位移。带抗风夹的直立锁边屋面系统相比无抗风夹在板肋和板面处应力有所增加,增加幅度约21.4%、48.9%,而水平和竖向位移则分别减少了31.8%、49.3%。加设抗风夹会增加屋面系统的温度应力,工程设计和应用中需考虑抗风夹对金属屋面系统的温度效应的影响。     

俄罗斯远东联邦大学学生中心入口幕墙支承结构选型分析

在满足建筑设计要求和工程经济性要求的基础上,进行了俄罗斯远东联邦大学学生中心入口幕墙拉索桁架的选型,并利用大型通用有限元分析软件对其最终方案进行了整体的分析。计算结果表明:温度荷载对结构的影响不仅包含由于温度变化直接产生的温度变形和温度应力,还应该考虑由于温度变化引起的预应力变化产生的二次结构影响。另外,钢桁架结构的刚度和拉索的内力是互相影响的,因此必须建立整体模型综合考虑钢结构和拉索桁架在各荷载工况组合下的共同作用。最终,所选用的结构体系的应力水平和位移情况均能满足设计要求。     

贵阳奥体中心体育馆弦支穹顶预应力拉索施工

贵阳奥体中心体育馆采用大跨度弦支穹顶结构,八边形环桁架作为网壳屋面的支撑系统.结合屋盖结构特点选择主动张拉径向钢拉杆的方式建立预应力,制订合适的张拉顺序并进行施工模拟数值分析.阐明了拉索安装和张拉施工的操作难点,对特殊四索索夹和张拉装置精细化分析.钢拉杆内力监测结果和屋面、撑杆变形监测结果均满足规范要求.     

水平荷载下拉索非线性刚度及拉线塔侧向变形特性

侧向拉索是拉线塔结构的主要抗侧构件,为立柱所提供的非线性刚度与其布置形式、初始参数均有关。通过对三方拉线塔简化得到的弹性支座连续梁模型的理论计算及有限元建模,本文分析了拉索初应力、对地夹角、拉索自重及风荷载大小、方向等因素对拉线塔立柱变形及内力的影响。基于拉索变形增量和几何关系推导得出的刚度公式,能准确模拟水平荷载下拉索的非线性行为;拉索水平静力刚度随初应力的增大、对地夹角的减小而非线性增大,最终都趋近于其线性刚度;拉索静力刚度与线性刚度差值小于5%时,拉索初应力大于220 MPa,此时若拉索自重及所受风荷载在拉索弦向的分量小于80 N/m,则可忽略拉索荷载对刚度的影响;侧向位移曲线随风向角的360°变化而呈现"三叶草"形状,当初应力大于220 MPa时,曲线趋近圆形。     

江宁国家电网玻璃幕墙拉索结构设计与优化

南京江宁国家电网玻璃幕墙采用单层平面索网索结构,拉索为不锈钢材质,与常规玻璃幕墙相比,其具有索网面积大、变形控制难的特点.原索网结构由于不锈钢拉索应力松弛大、拉索高空张拉技术难等缺点,故需对其优化设计.通过调整索网结构布置、改变索材等,设计了几种优化方案并与原方案进行对比研究,包括索网结构内力和变形的对比分析,并考虑了结构局部变化对结构性能的影响.分析研究表明,索材替换对索网拉索的内力和变形影响不大,而索网支撑布置的变化对索网的结构性能影响较大.     

基于北斗的张弦梁拉索施工过程位形精细化动态监控技术

为解决国家会议中心二期屋面张弦梁结构位形高精度控制的问题,在北斗系统组网成功的大背景下,提出并研制了一种基于北斗测点、无线传输、云平台和太阳能等新技术的张弦梁拉索施工过程屋面钢结构位形实时监控系统.经推广使用表明,在拉索施工全过程中,由太阳能供电的北斗位形监测系统工作正常;实测数据与现场实际情况吻合,与施工仿真计算结果偏差小于3％,从而验证了该系统的有效性,也从定性和定量2个角度验证该项目张弦梁拉索施工控制良好,满足实际工程需要.     

济宁文体中心体育场钢屋盖结构设计

济宁文体中心体育场下部采用钢筋混凝土框架结构,屋面采用空间钢管桁架结构。屋面体系由径向主桁架、环向桁架与支撑一起构成。重点介绍了该结构在分析和设计中的关键问题,结构体系的布置及荷载取值。采用ANSYS软件进行了考虑几何及材料非线性的整体稳定性分析,同时对该结构采用的关键节点形式进行了分析,对此类结构的特点进行了探讨。计算分析表明,结构构件的应力比、变形及结构整体稳定性均能满足设计要求,同时通过在设计中采用滑动型节点有效降低了结构的温度效应。     

配有高耸塔结构的大射电望远镜馈源支撑系统的风振分析

通过时域法分析配有高耸塔结构的大射电望远镜馈源支撑系统的风振响应。首先,由非线性静力分析确定结构初始静态参考位形和初应力;其次,模拟作用在悬索、馈源舱和高耸塔上的随机风荷;最后,对比分析考虑索塔和不考虑索塔两种情况下的馈源支撑系统50m模型的风响应。结果验证了高耸塔变形对舱体定位精度有一定的影响。     

大跨斜拉桥结构健康监测的有限元分析模型

桥梁结构健康监测的有限元模型是桥梁结构健康评估系统的重要组成部分,它必须能够准确计算桥梁结构的整体动力特性.所建立的模型是某大跨斜拉桥结构健康监测与安全评价系统的一部分,用于传感器测点的选择、识别结构关键构件.模型的构建根据最终设计构造并以独立的结构构件为分析单元,是一个完整的有限元模型,可以精确模拟结构的刚度、几何构形和质量分布等特性.模型中采用空间梁单元模拟塔柱、斜拉索和桩,采用空间壳单元和梁单元拼装钢箱梁.考虑到桥梁跨度很大,因此考虑了拉索的垂度效应和初应力对拉索刚度的影响,采用Ernst公式对拉索弹模进行折减.模型也考虑了下部群桩基础对上部结构的影响,土的作用以桩基侧面的土弹簧模拟.由于模型误差、参数误差的存在,模型计算值与实测值通常有一定偏差,因此初步模型必须要进行修正.由于大桥尚未建成,因此完全的模型修正尚不可行,本次仅对其进行了初步校核修正.初步修正后的模型为初步确定出健康监测方案提供了依据.     

印度尼西亚全运会主体育场预应力钢结构施工技术

该体育场是印度尼西亚2008年全运会主体育场,屋盖采用预应力斜拉网格结构。通过Midas/Gen软件分析得到设计张拉索力,并且对施工过程进行了详细的施工仿真计算分析。介绍钢结构安装、预应力拉索安装及张拉等施工过程。根据工程特点,提出对同一根柱子采用前后拉索同时张拉的施工方法。并对张拉过程中钢结构应力、拉索索力、结构竖向变形等进行施工监测,结合施工仿真计算结果,提出了监测结果的合理性和正确性。     

椭圆形大悬挑索承网格屋盖结构的整体同步张拉成型过程研究

徐州市奥体中心体育场屋盖空间曲面钢结构挑篷造型独特,悬挑达40m。整个屋盖结构的成型完全靠张拉预应力拉索来实现,具有拉索张拉力大、数目多、相互影响大、卸载后结构变形大的特点。结合徐州体育场项目建立计算模型,分析了椭圆形大开口索承网格结构的静力性能,模拟了整个屋盖体系的建造过程,得出了预应力拉索张拉过程中索力变化和结构变形的规律。结果表明:从预应力施加对结构系统最终影响的角度看,整体同步张拉径向索的成型方案切实可行,有效地指导了施工中预应力张拉的实时监测和施工调整控制。     

连云港体育场大跨度钢结构顶篷设计

连云港体育场看台顶篷为斜拉网壳结构体系,建筑造型新颖独特,对结构选型和布置提出了较高要求。文中分析了几何拉索非线性对结构的影响,考虑各种荷载工况,对结构进行了全面的分析。分析结果表明,此类结构体系的非线性效应显著,异形顶篷屋面对风荷载非常敏感,应保证拉索在风压和风吸状态下均处于工作状态。     

南山集团会议中心预应力张弦结构施工技术

南山集团会议中心屋顶采用预应力张弦结构.通过施工计算确定了拉索张拉顺序和张拉步骤,对张拉方案进行优化后确定了预应力施工方案,包括节点形式及施工流程等.同时对结构位移和钢结构应力进行监测,通过实际监测结果和理论计算结果的对比,由于钢结构焊缝质量很难做到与钢材母材等强,实测钢结构应力值和竖向变形值均比理论计算值稍大,但是满足规范和设计要求.通过合理施工,保证了工程安全、可靠、顺利的完成.     

收敛变形对地铁盾构隧道纵向等效抗弯刚度的影响研究

基于场试验监测数据,对等效连续化模型进行了修正,考虑了隧道收敛变形对结构纵向变形的影响,并将该计算方法与现有计算理论方法进行了对比。弯曲状态下,环缝位置不考虑剪切作用时,随着隧道收敛变形的增加,拱底环缝张开量最大值、管片拉压应力和螺栓拉应力均略有减小。结构纵向变形曲率半径越小,隧道收敛变形对其影响越显著。在大曲率半径隧道结构纵向变形状态下,隧道收敛变形对结构纵向变形的影响可以忽略;不考虑轴向拉伸导致结构纵向变形条件下,结构弯曲导致的拱底环缝张开量较小。