预应力空间网架结构一次张拉计算法

反复张拉和反复调整预应力杆的内力是目前工程上常用的施工方法，该方法十分麻烦且费时费钱．为此提出了预应力空间网架结构一次张拉计算法，将逐次增加预应力杆的预应力值作为未知数，通过结构力学方法，建立预应力准则方程式并求解之；然后计算每次预应力时各预应力杆的控制值、后张预应力对先张预应力杆的影响值，以及网架结构杆件内力和节点变位，直至最后一次预应力时，得到各预应力杆的最终设计内力值及网架结构的内力和变位．采用本文方法对文中算例的计算结果说明，预应力杆的内力值在预应力张拉全过程中无须调整，可一次性完成预应力施加的操作过程．     

预应力混凝土结构次内力计算方法

预应力混凝土超静定结构中预应力作用会产生次内力,次内力的产生、计算同主内力有明显的不同,尤其是计算一直是教学与工程实践中的一个难点.本文阐述了次内力计算的基本概念,从计算方法、基本原理、计算路线和适用范围等四个方面比较了常见的预应力计算方法,同时对杆系有限元法计算次内力进行了初步分析,并总结了一些教学体会.最后笔者通过一个简单的力学算例,对几种方法的计算结果进行了比较分析.     

分段降刚度法——混凝土杆系结构的一种简化试验分析方法

针对预应力混凝土和钢筋混凝土超静定杆系结构试验中进入非弹性状态后的结构内力难以准确测定的事实,本文提出了一种用于试验结构内力分析的简化方法--分段降刚度法.该方法根据试验中观测到的各杆件区段的受力状态,将各杆件依其刚度退化程度分为有限区段,并设定各区段刚度退化相对水准;再以试验中准确测得的关键变形量为校准点,经多次调试找到能给出该关键变形量的各杆件刚度降低系数;并认为用各杆件区段降低后的刚度经弹性分析求得的内力能反映试验结构的真实内力.经与一榀两跨单层大尺寸预应力框架考虑内力重分布的试验结果对比,初步证明本文所提方法有效.     

预应力混凝土结构次内力计算方法

预应力混凝土超静定结构中预应力作用会产生次内力，次内力的产生、计算同主内力有明显的不同，尤其是计算一直是教学与工程实践中的一个难点。本文阐述了次内力计算的基本概念，从计算方法、基本原理、计算路线和适用范围等四个方面比较了常见的预应力计算方法，同时对杆系有限元法计算次内力进行了初步分析，并总结了一些教学体会。最后笔者通过一个简单的力学算例，对几种方法的计算结果进行了比较分析。     

预应力杆系结构的张力偏差监测及补偿

为了对使用期的结构预张力变化进行监测和补偿分析,将各类引起预张力松弛的因素描述为杆件原长的变化量,建立预应力杆系结构张力偏差分析的数学模型.基于反映主动索索长变化和测点杆件内力变化关系的线性方程,通过分析该方程解的特性探讨监测点数的确定原则,提出一种根据杆件内力增量方差对主动索索长增量方差的敏感性来选择有效测点杆件的方法.根据测点杆件的内力偏差,推导求解主动索索力偏差或最小二乘估计值的计算公式,建议一个评判被动杆松弛影响大小的指标,提出补偿张力的计算方法.算例分析表明,该方法对于预应力杆系结构的预张力监测和补偿定量化分析是有效的.     

预应力钢桁架在高温(火灾)下的力学特性分析

高温(火灾)环境会改变预应力钢桁架力学特性,影响其安全性能。采用结构力学与火灾科学理论,对拉索式预应力钢桁架进行研究,探讨了高温(火灾)环境下不同拉索布置方式和拉索数目及杆件长度变化对预应力钢桁架力学特性的影响。研究表明:温度变化、拉索布置方式和拉索数目对预应力钢桁架力学特性产生较大影响,但杆件长度变化几乎不影响其拉索应力。研究成果对改善高温(火灾)下预应力钢桁架受力特性及对预应力钢桁架预应力体系布置等具有一定的参考价值。     

索托结构中拉索预应力水平的优化研究

为研究预应力对索托桁架体系内力和挠度的影响,引入预应力水平概念,对单榀索托桁架结构进行了有限元分析.通过自由度耦合和变刚度弹簧单元来模拟索托节点,考虑预应力摩擦损失对结构性能的影响,对不同预应力水平情况下结构体系的受力性能进行分析.探讨了不同预应力水平下,结构体系变形和构件内力的变化规律,并给出预应力水平控制的参考建议.研究结果表明:采用自由度耦合和变刚度弹簧单元来模拟索托滑移节点的方法收敛性好,能够满足工程计算精度的要求.索的预应力水平在0.4到0.6之间可对桁架挠度和杆件内力起到有效的控制作用,使桁架与柔性拉索协同工作.     

利用奇异函数编程计算承弯杆件内力

根据承弯杆件的力学模型,利用奇异函数的特点建立数学模型、编制程序,由计算机自动绘制剪力图和弯矩图,并可计算杆件上任一点的值.这一方法获得良好的直观教学效果.因使承弯杆件的内力计算变得十分快捷,也可用于工程实际的优化设计.     

索穹顶结构施工全过程分析

采用非线性时变有限元法,对索穹顶结构在各施工阶段的力学性状进行了全过程跟踪分析,得出施工过程杆件内力和节点位移的演变规律.计算结果表明,部分杆件在施工过程中的最大内力超出设计值的47%,得出不考虑施工过程的时变效应对结构设计偏于不安全的结论,最后为索穹顶结构的设计和施工提出指导性的建议.     

三角形钢屋架力学计算模型的研究

对三角形钢屋架的杆件类型及立柱抗侧刚度因素对屋架的内力影响进行了研究．由于三角形屋架的弦杆制作通常采用整根杆件制作,与腹杆用节点板连接,并支撑于钢立柱上,因此弦杆杆件类型及立柱侧移刚度对屋架内力有一定影响．本文利用MIDAS对某仓库工程三角形屋架进行了4种力学模拟计算,通过对比：设计时,三角形钢屋架的弦杆按梁单元是必要的,同时不考虑立柱抗侧刚度对屋架内力影响．对此类屋架设计本文提出了明确的计算方法,具有较高的实用价值．     

体外预应力悬索分载法加固混凝土梁试验研究

提出的体外预应力悬索分载法加固混凝土梁是通过钢-预应力组合结构来实现的，即通过悬索提供预应力，利用钢构架作为预应力的转换构件，将预应力转换为反向荷载作用在被加固梁上，分担梁上的部分荷载，同时也增加了被加固构件的刚度。试验研究表明，预应力悬索分载加固法可以达到加固与卸载同步进行，使新加部分相对于原混凝土梁的应力滞后现象得到较好的消除，加固后组合构件整体承载力得到显著提高，被加固梁的挠度和裂缝得到有效地改善，原材料的潜力得以较好的发挥。     

考虑侧向约束的预应力混凝土超静定结构次内力计算及影响

由于侧向约束对超静定结构中预压力的传递以及二次内力产生的影响,有侧向约束的框架梁或连续刚构桥的预应力次内力计算比无侧向约束的连续梁次内力计算更为复杂.文中提出一种计算思路,把预加力分解为侧向约束引起的作用在柱上的预压力损失及作用在梁上有效预压力,结合等效弹簧模型及简化结构计算侧向约束预压力损失引起的次内力,利用约束次弯矩法计算有效预压力引起的次内力,然后进行叠加计算总次内力影响.通过实例分析了有侧向约束对框架结构二次内力的影响.结果表明,该影响随着梁柱刚度比减小而增大,忽略侧向约束预压力损失引起的附加二次内力影响是不合理也不安全的,文中方法能够满足工程实际中的精度要求,有助于预应力框架结构的设计和内力分析.     

预应力混凝土梁动力性能数值分析

为了解预应力混凝土（PSC）梁在不同预应力下的自振频率和振型的变化,采用Clough提出的轴力作用下混凝土梁的模型对PSC梁的频率进行了有限元分析,结果是随着预应力的增加,频率呈下降趋势,振型不随预应力的变化而改变。为验证有限元分析的准确性,同时进行了1根无粘结预应力梁的动力试验。试验结果表明：预应力梁的固有频率随着预应力的增加而增加,显然轴压模型不适于PSC梁的频率分析,通过分析影响频率变化的主要因素,并依据试验结果对PSC梁的动力有限元模型进行了修正。计算结果表明：该修正方法计算出梁的一阶频率的误差较小,2阶频率的误差稍大,但也可以反映频率随预应力改变的变化趋势。     

导线法控制预应力钢束的布置

在预应力混凝土连续梁桥计算机程序设计中,预应力钢束项的描述方法是程序设计中的关键,本文提出用“导线法”控制预应力钢束的数学模型,控制多数少,预应力及二次力的计算符合实际受力状况。     

Test research and computer simulation analysis of construction state during form finding for suspen-dome system

A novel construction method without scaffold work called as assembly-prestressing form finding loop by loop is presented.Based on the theory of finite displacement,the cycle-forward analysis method is presented for its construction calculation,which adopts the finite element method of generalized geometric nonlinearity combined with the application in the real construction process.By means of the combination of the forward analysis according to real construction sequence and the cycle iteration according to the initial strain increment method of cable force adjustment,the influence of the structural geometric nonlinearity and the loss of prestress are taken into account due to prestressing of tendons in turn and so on.If the initial cable forces derived from the method were used for construction,expected cable forces and shape could be assured easily.Simulation analysis achieved real-time tracking and controlling of the construction status.Finally,according to the procedure and parameters in simulating,a model experimental research on the stage of form finding(namely prestressing)was carried out for suspen-dome structure.The feasibility on the assembly-prestressing form finding method loop by loop was testified.The cycle-forward analysis method was established and numerical simulation was performed,and the results show that it was useful for the design and the construction of similar suspen-dome structure.     

劲性支撑穹顶结构找形分析

针对索垂度在施工成形过程中不可忽略的问题,采用悬链线单元模拟索,依据胡克定律、小应变假设和变形协调方程等条件,推导了索原长的计算公式,给出了一种已知任意一个正值求解索原长度的二分法。在正交索网结构中,采用该二分法求得的索原长与已知条件给出的索原长进行对比,其误差均不超过0.16%,且不同初始值计算得到的索原长差别不大。针对劲性支撑穹顶结构的找形分析问题,给出了一种FEDR法,即有限元动力松弛法,以期提高动力松弛法的计算精度和可靠性。给出了找形分析的求解策略,并通过FORTRAN语言和ANSYS的APDL语言编制找形分析程序。对正交索网和跨度为71.2m设两道环杆的肋环型劲性支撑穹顶结构进行找形分析,ANSYS有限元分析与FORTRAN语言找形程序求得的杆件内力进行对比,其误差均不超过0.42%。     

基于向量式有限元的弦支穹顶失效分析

索的破断涉及到强烈的几何非线性,传统的有限元方法很难准确模拟和跟踪其失效过程,利用基于MAT-LAB语言的自编向量式有限元程序对弦支穹顶的斜索和环索失效全过程进行了跟踪模拟分析,得到了弦支穹顶断索后位移和内力的动力响应曲线.结果表明:利用向量式有限元能够准确地进行断索全过程分析,任一环索断裂后将导致整圈索杆体系失效,环索断裂对于结构位移及内力影响较斜索断裂时更大.断索将同时导致最终平衡态支座反力的大幅增加,在预应力结构设计时应予以足够的重视.     

配索预应力网架的有限元分析

利用直接刚度法推导了空间预应力索的单元刚度，对配索预应力网架进行了有限元分析，并编制了静力计算程序。通过对结构内布索的预应力斜放四角锥网架的计算，得出了预应力网架的一些特性。     

浅析预应力损失的控制

根据预应力混凝土自身的特点,进行比较分析影响预应力混凝土在施工过程中预应力损失的因素,同时提出较为实际改进预应力损失的方法和措施,使得预应力的损失得到进一步减少,对提高预应力混凝土使用寿命有现实的实用价值．     

自锚式悬索桥体系转换实用计算分析

为设计阶段更简洁方便地计算自锚式悬索桥在其体系转换过程中各吊索的张拉力,提出一种基于主缆内力状态计算吊索力的实用计算方法,根据吊索张拉完成的程度将主缆划分为张拉完成段与自由悬挂段两部分,借鉴结构力学中位移法的求解思路,首先在主缆相应吊点处添加约束使主缆张拉完成段内力与目标状态内力一致,然后释放约束使各主缆节段自由变形达...