矢跨比和垂跨比对张弦立体桁架性能的影响分析

本文简要介绍了张弦立体桁架结构特点和受力机理，利用ANSYS有限元程序对一个100m跨度的张弦立体桁架进行了受力分析，详细阐述了矢跨比和垂跨比对该结构变形性能、受力性能和用钢量的影响，给出了设计的建议矢跨比和垂跨比，为此类结构的设计提供了参考．计算表明，结构的矢跨比最好大于0．12，而垂跨比最好大于0．1，这时结构的受力和位移都在比较合理的范围内．但矢跨比和垂跨比对纵向位移和支座反力的影响不明显．     

拱涵结构的矢跨比分析

对拱涵设计过程中土压力的计算、计算模型的选择进行了阐述,并着重分析了不同拱圈矢跨比对结构内力的影响,分析结果表明,矢跨比的选择与跨径、地基抗力系数等因素相关,随着跨径、地基抗力系数的增大,最优矢跨比减小。     

体内张拉成形空间网格结构自振特性研究

体内张拉成形空间网格结构是由上弦梁、下弦（下弦管内穿索）、腹杆以及环杆等构件组成的一种新型空间结构形式,是通过对下弦管内索施加预应力张拉成形,进而改善结构受力性能的自平衡体系。文章利用ANSYS软件中的子空间迭代法,分析了体内张拉成形空间网格结构的自振特性,并针对不同的参数如矢跨比、立柱高度、预应力大小、腹杆数量以及环杆数量进行了参数分析,得出了各参数对结构的自振特性的影响。     

体内张拉成形空间网格结构静力试验研究

与传统桁架结构不同,体内张拉成形空间网格结构通过张拉下弦管内钢索使结构成形,成形后结构上弦弯曲,呈现自平衡状态。完成了体内张拉成形空间网格结构1∶10缩尺模型的成形及静载试验,研究结构在受荷过程中杆件应力和节点位移的变化规律,结构成形阶段以弯曲应变为主,受荷阶段以轴向压应变的增加为主。结果表明分次分批张拉方案切实可行,面向工程实际的张拉方法可为该类结构的设计施工提供指导。荷载作用下结构整体竖向位移很小,预应力的施加提高了结构的刚度。确定上弦截面最不利杆件位置,建议在设计中采取加强措施。     

体内张拉成形空间网格结构受荷过程腹杆影响分析

体内张拉成形空间网格结构是由上弦、下弦(下弦管内穿索)、腹杆和侧向连接构件组成的一种新型空间结构形式,是通过对下弦管内索施加预应力张拉成形,进而改善结构受力性能的自平衡体系;上弦是该结构成形及工作阶段最主要的受力构件,也是结构能否成形的关键。对一个100m跨的体内张拉成形空间网格结构,分析了腹杆截面、腹杆数目和刚臂腹杆节间数(刚臂长度)等腹杆参数对结构工作阶段性能的影响,指出刚臂腹杆节间数是影响结构使用的重要因素,并得出了各参数对结构影响的特点。     

体内张拉成形空间网格结构径向迭代找形算法

针对体内张拉成形空间网格结构工程应用需要,在几何位移迭代法的基础上提出了一种仅对跨度方向,即径向坐标迭代计算的简易结构找形方法—径向迭代找形算法,并通过一个80 m跨的体内张拉成形空间网格结构实例,对其找形过程特点做了细致的对比分析,结果表明该法找形速度快、迭代计算简单,经过6次迭代,坐标误差的最大绝对值仅为ΔR=7.03E-04 m、Δθ=6.7E-0o、ΔZ=0.04 m,通常情况下完全可以满足实际施工要求,而且可以确保结构成形分析和受荷分析的连续性和完整性,非常适合于体内张拉成形空间网     

矢跨比对悬索桥结构刚度的影响

主缆的矢跨比是设计悬索桥时需要首先确定的一个重要设计参数,其对结构刚度有较大影响。鉴于人们对大跨悬索桥的结构刚度随矢跨比的减小而增大的普遍认识存在一定的片面性,提出悬索桥的结构刚度应综合考虑重力刚度及几何刚度的贡献,两种刚度效应的叠加才能较真实地反映结构刚度。参照某悬索桥建立有限元计算模型,计算矢跨比取1/15～1/5时,悬索桥加劲梁的竖向挠度、梁端的纵向位移及梁端的竖向转角,以研究重力刚度及几何刚度各自随矢跨比的变化规律及其在结构刚度中所占的比重,从而得出结构刚度随矢跨比的真实变化规律,并给予合理解释,得出一些有用的结论,为结构的优化设计提供参考。     

体内张拉成形空间网格结构试验模型成形过程分析

体内张拉成形空间网格结构是通过几何大变形成形的预应力钢结构,施工时张拉下弦索使上弦梁拱起成形,结构成形后下弦完全水平。针对一个典型的体内张拉成形空间网格结构试验模型,分次分批施加预应力使结构成形,详细研究成形过程中结构上弦单元的变形及受力特点,分析不同批次张拉单元之间的相互影响,探索体内张拉成形空间网格结构的成形机理。研究结果表明,上弦是结构的主要受力构件,成形过程中结构不同位置上弦弯矩和轴力的变化规律不同。     

大跨径小矢跨比人行悬索桥力学性能分析研究

人行悬索桥相比公路悬索桥而言,桥面宽度较窄,结构整体刚度小,属于大跨径柔性结构。国内外大多数悬索桥的矢跨比都在1/12～1/9之间,人行悬索桥考虑到景观效果要求,因此可能设计成小矢跨比悬索桥。为了研究小矢跨比人行悬索桥的受力性能,该文以1/16小矢跨比景区大跨径人行悬索桥为研究对象,通过美国大型通用高级非线性有限元软件MSC.Marc建立了主跨416m人行悬索桥三维空间有限元分析模型,研究了小矢跨比下人行悬索桥结构受力性能。分析结果表明,小矢跨比人行悬索桥在一定程度上影响结构整体刚度的变化,得出在不同荷载作用效应下结构受力性能规律,并且在景区修建小矢跨比人行悬索桥是可行的,研究结论可为柔性人行悬索桥的合理设计提供一定参考依据。     

钢网格剪力墙力学性能试验研究及有限元分析

为解决现有加劲钢板剪力墙现场安装难度高、焊接工作量大等问题,提出了装配式钢网格剪力墙结构。为考察该抗侧力体系的静力性能和抗震性能,对2个缩尺模型进行了单调水平加载和低周往复加载试验。基于ABAQUS建立有限元分析模型,验证钢网格剪力墙有限元模型的准确性。研究结果表明：在单调荷载或低周往复荷载作用下,试验与有限元分析结果较为一致,试件均表现出良好的抗侧刚度、延性和耗能能力;其破坏过程为中间位置的T形钢构件首先出现全截面屈服,随着位移荷载的增大,靠近梁柱节点位置的较短T形钢构件开始局部屈服,最终所有T形钢构件均达到了全截面屈服,试件破坏形式为中部T形钢构件拉断,失效模式较为合理;试件破坏时的层间位移角均达到了3.6%以上,延性系数达到5.35以上,试件在每级荷载循环后的强度退化系数均在0.92以上,受力性能稳定。     

影响张弦梁结构受力性能的参数分析

张弦梁结构是一种新型空间结构形式,对其整体受力性能起决定性作用的是组成它的撑杆和几何形状。为此采用几何非线性有限元的方法重点研究了撑杆数量和垂跨比参数对张弦梁结构受力性能的影响。研究结果表明：在选择撑杆数量时要综合考虑其对结构位移和内力的影响,并非越多越好;鉴于建筑和结构稳定性方面考虑,结构的垂跨比不应太大。     

张弦梁结构若干参数对可靠度的影响分析

研究了张弦梁结构的承载可靠性能,采用响应面方法重构出结构的极限状态方程,用一次二阶矩算法计算可靠指标。分析了荷载比例、矢跨比、垂跨比和抗力类变量的变异系数对结构可靠性能的影响。得出了矢跨比基于承载可靠性能的最优值。为张弦梁结构的设计提供了有益的建议。     

矢跨比对钢管混凝土拱桥受力性能的影响

以巫山长江大桥为例,运用大型通用有限元程序ANSYS建立数值分析模型,通过改变原桥的矢跨比,研究了矢跨比参数对钢管混凝土拱桥静力、荷载影响线、动力特征及稳定性能的影响,最后,对钢管混凝土拱桥的矢跨比的选择及设计提出了相应的建议。     

张弦桁架结构的非线性地震响应及其参数分析

根据张弦桁架结构的受力性能和构造特点,利用ANSYS软件中的仿真功能,并充分考虑柔性索和桁架的结合,详细探讨了矢跨比、垂跨比、撑杆数目、预应力值大小等参数对结构地震响应的影响。结果表明:矢跨比、垂跨比对结构地震响应影响较大,撑杆数目、预应力值对结构地震响应影响较小。     

大跨度索穹顶结构模型静力试验研究

以内蒙古伊旗全民健身体育中心工程为研究对象,设计制作了1∶10缩尺肋环型索穹顶结构试验模型,研究了模型结构张拉成形后在设计荷载作用下的力学性能,将ANSYS数值模拟加载和模型加载结果进行了对比分析,获得了模型静力响应的变化规律及活荷载不对称分布对结构整体静力性能的影响。研究表明：索穹顶结构在外荷载作用下,脊索存在应力减小的现象;结构可随荷载的变化不断调整预应力的分布状态;作为柔性空间体系,对非对称荷载作用十分敏感;结构在设计荷载作用下, 结构构件均处于安全的工作范围内;数值模拟结果与试验值吻合较好,验证了数值模拟的正确性和结构设计的合理性。     

钢管混凝土复合柱静力试验与偏心率折减系数计算方法

以偏心率为参数,对4根钢管混凝土复合柱和4根钢管混凝土格构柱进行了受压试验和有限元分析,对比分析了试件的破坏过程与特征、受压承载力和荷载-位移曲线以及荷载-应变曲线。试验结果表明：轴压复合短柱的破坏以钢筋混凝土板的压碎和纵筋屈服为特征,此时钢管混凝土柱肢没有充分发挥其自身的轴压承载能力;偏压复合短柱的破坏形态为近载侧钢筋混凝土板压碎同时柱肢钢管出现鼓曲,对应柱肢的受力状态与钢管混凝土格构柱的相似。当偏心率相同时,钢管混凝土复合柱的初始受压刚度和承载力均大于钢管混凝土格构柱,两者的初始抗弯刚度接近,但由于钢筋混凝土板在受力后期仍可有效传递截面剪力,钢管混凝土复合柱的侧向位移明显小于钢管混凝土格构柱。钢管混凝土复合柱的偏心率折减系数随偏心率的变化情况与钢管混凝土格构柱的基本相似。以钢管混凝土格构柱的基本计算式为基础,利用试验和有限元参数分析结果对其进行修正,得到钢管混凝土复合柱的偏心率折减系数计算方法,折减系数的计算结果与试验结果吻合良好。     

GFRP筋地下连续墙混凝土板受弯性能试验研究及有限元分析

为了解GFRP筋地下连续墙的受弯性能,通过GFRP筋混凝土板和钢筋混凝土板的对比受弯试验,分析了两者的受力-变形过程和破坏形态,对比了两者的挠度、开裂荷载、极限荷载以及混凝土应变。结果表明：GFRP筋混凝土板的受力-变形曲线大致可划分为开裂前和开裂后两个阶段,其破坏表现为脆性;混凝土开裂前两种板的截面应变变化规律均基本符合平截面假定,但开裂后GFRP筋混凝土板的挠度增长速率远大于钢筋混凝土板,且该速率基本不变;两种板的开裂荷载较为接近,而GFRP筋混凝土板的极限荷载为钢筋混凝土板的1.2倍。在试验基础上,建立了GFRP筋混凝土板的有限元模型,通过参数分析表明,GFRP筋混凝土板的抗弯刚度在开裂后随配筋率的增大而增大。图13表6参8     

单层K6型球面胶合木网壳结构受力性能试验研究

为分析不同节点刚度、矢跨比对单层K6型木网壳结构受力性能的影响,设计了4个跨度为4m,矢跨比分别为1/10、1/5,连接节点分别为单列、双列螺栓的缩尺比1∶10网壳试件,进行了全跨、半跨以及破坏荷载作用下的试验。研究结果表明：在不同加载阶段,试件节点位移基本呈顶点位移最大,1环其次,2环最小的趋势,矢跨比对试件的初始刚度影响较大;半跨加载阶段,矢跨比对试件刚度的影响比全跨加载阶段更明显;破坏荷载作用阶段,矢跨比对提高试件跨中挠度达到l/400（l为跨度）时的加载值的影响更大,节点刚度对提高杆件出现第2条裂缝时的加载值的影响更大;矢跨比越大,试件由于节点处应力集中而易发生开裂,节点刚度提高有利于抑制第2条裂缝的发生,并减缓试件刚度的退化;矢跨比大的试件易发生承载力破坏,矢跨比较小的试件易发生失稳破坏。     

短碳纤维混凝土的弹性模量及泊松比性能试验

对短切碳纤维掺量为1%,2%的混凝土的150×150×150立方体的静力受压弹性模量及泊松比进行了试验,并和未掺短切碳纤维的普通混凝土的基体静力受压弹性模量及泊松比做了比较和分析,据此研究了一定基体混凝土强度下不同碳纤维体积分数对混凝土静力受压弹性模量及泊松比变化的影响,以期为以后研究积累经验。