索杆张力结构初始预应力分布计算

索杆张力结构是指由张力索和压杆组成的、具有预应力自平衡的新颖结构体系。初始预应力分布的计算是索杆张力结构受力分析的基础。本文在讨论索杆张力结构体系特性的基础上,从平衡方程出发,应用矩阵奇异值分解方法和广义逆矩阵,计算确定索杆张力结构的初始预应力分布。算例表明本文的分析方法是正确和有效的。     

索杆张力结构自应力模态分析及预应力优化

分析了现有各种求解索杆张力结构初始预应力方法的局限性,充分考虑对称性和整体可行性,从平衡矩阵理论出发利用奇异值分解法提出了一种旨在求解各种张力结构体系的整体自应力模态的求解方法,并对具有多个整体自应力模态的索穹顶结构采用修正单纯形法、以外圈环索初内力最小为优化目标进行了预应力优化。研究表明,充分考虑对称性和整体可行性的奇异值分解法能求解各种体系的整体自应力模态,预应力优化能求得满足条件的合理初始预应力分布。     

关于索杆张力结构形态问题的认识和讨论

本文所讨论的索杆张力结构是由索和杆为基本构成单元、通过预应力提供体系刚度的一类空间结构体系，由于其结构构成和受力机理与常规结构有较大的区别，如何正确系统地认识和理解该类结构是目前科研和设计人员面临的重要问题，本文从结构形态的角度，系统地阐述了索杆张力结构设计的主要阶段以及各阶段需要解决的主要形态问题，同时进一步讨论各类形态问题的一般性分析方法和研究思路。     

力形结合求解索杆结构自应力模态

索杆张力结构是指由索和杆为基本单元,通过施加预应力提供结构刚度的一类空间结构体系。自应力模态是索杆张力结构满足结构自平衡的内力模态,自应力模态的确定是结构后续受力分析及性能研究的基础。提出的力形结合法是在结构初始几何形态的基础上,充分考虑结构的对称性及索受拉、杆受压的特性,依据结构内力自平衡的要求,直接求解出一组自应力模态,该组模态是一组实际可行的杆件内力分布状态。     

索杆张力结构的计算机分析程序CSTS

索杆张力结构的分析包括成形过程分析、自平衡预应力跟踪分析和荷载受力分析,涉及形态和非线性有限元分析理论,本在阐述索杆张力结构分析的主要内容和方法的基础上,详细介绍了索杆张力结构计算机分析程序ＣＳＴＳ的功能模块,界面和菜单布置。该程序适用于索穹顶,索网结构、索桁结构和张拉整体等结构体系的分析计算。     

关于索杆杂交结构两个问题的探讨

对于索杆杂交结构,可以根据平衡矩阵理论确定体系在初状态几何下的整体预应力分布和大小,同时也需满足杆件的变形相容条件和本构关系。本文对索杆杂交结构采用平衡矩阵理论进行了探讨,指出索杆杂交结构不存在独立柔度分布模态。索杆杂交结构一般是杆件拓扑关系有规律的对称结构体系,位置对称的杆件其预应力相同,本文提出了一种新的索杆杂交结构整体可行预应力求解方法,即根据杆件的对称性,直接从体系的平衡方程求解整体可行预应力。     

考虑约束条件的索杆张力结构找形研究

文中首先阐述常用力密度法的优缺点,在此基础上从能量的角度出发,建立基于梯度优化的索杆体系找形方法。利用拉格朗日乘子法将约束条件添加到目标函数中,并应用梯度法进行优化,从而得到考虑约束条件索杆张力结构的形状。在给定初始条件下,该方法可以找到同时满足能量最小和一定形态要求的索杆张力体系。并利用MATLAB编制相应程序,算例分析结果表明本文给出的索杆体系找形的方法适合于绝大多数索杆体系,无论是简单的平面张力结构、索穹顶结构,还是复杂的索桁体系。该方法的优点之一是可以在目标函数中直接引入边界约束条件,从而可以较方便地求解考虑约束条件的索杆张力体系的几何形状。     

预应力索杆组合空间网架结构研究

预应力平板网架结构施加预应力方案有两种 ,一种是在普通网架的下弦平面下设置预应力索 ,另一种是通过强行调整网架结构支座的高差来达到施加预应力的目的。为此 ,提出一种新型组合结构———预应力索杆组合网架结构 ,研究了用钢索代替下弦杆 ,并在每段钢索上施加不同预应力时所引起的结构内力和变形情况 ,与普通网架结构进行对比 ,指出了这种索杆组合网架结构的特点和应用于大跨度建筑中的潜力。     

张力结构的几何稳定性分析

本文介绍了张力结构的基本概念及其结构特点。通过对杆系结构的分类、自应力模态、机构位移模态的确定 ,以及体系稳定性判别准则等细节的研究 ,对结构几何稳定性作了较为完整的分析     

索杆张力结构力密度找形分析方法

根据索杆张力结构体系特征,建立了一种修正的力密度平衡形态分析方法;基于单纯索网体系力密度法,推导出了索杆自平衡体系力密度平衡方程;根据索杆张力结构的自应力模态、机构位移模态、无约束自平衡条件和力密度矩阵数值特征,推导出了力密度矩阵的秩亏条件,并引入力密度和节点向量线性条件约束索杆结构的几何模型;通过高斯变换降秩法得到满足秩亏的降秩力密度矩阵,并由M-P广义逆矩阵更新了力密度,迭代计算后得到可行力密度;根据一组独立无关坐标和拓扑关系计算了平衡形态位形,最后采用VC++编程实现了算法。结果表明:该方法适用于索杆张力结构的找形分析,具有一定的正确性和有效性。     

大跨度空间索桁张力结构的模型试验研究

针对一种新型的大跨度空间结构体系———环形平面葵花型空间索桁张力结构,在理论研究基础上,设计了外径5m、内部椭圆开口3.8m×3.2m,由12组空间索桁基本分析单元构成的结构模型并进行了试验研究。测试了多种预应力水平、多种荷载工况、多级加载等条件下结构的静力性能及其多阶模态频率与振型,并与理论计算结果进行了比较。试验结果表明,在一定的预应力形成结构刚度后,体系的自平衡内力分布可通过理论找力计算获得;在对称荷载作用下,结构具有良好的承载能力与稳定性,其静力反应基本呈线性;结构抵抗不均匀荷载的能力较强,构件内力趋于整体均匀重分布;其低阶模态以竖向振动为主,结构具有良好的侧向水平刚度。     

索杆结构张拉过程模拟分析方法研究

张拉成型是柔性索杆结构施工过程的一个重要环节,而张拉过程模拟分析对于制定合理的张拉方案具有指导作用.总结了索杆张拉结构的构成以及受力特点,重点针对张拉过程模拟分析方法展开研究,不仅从理论上阐述了张拉过程模拟分析正装法和倒拆法的数值原理,还总结了计算过程中可能遇到的技术问题并提出解决方法.最后以深圳宝安体育场屋盖结构为算例进行张拉过程模拟分析,并通过分析计算结果判断张拉方案的可行性,为工程施工提供参考.     

An approach for choosing optimal actively-stretched cablesof cable-strut tensile structures based oneigenvalue of sensitivity matrix

施工时合理选择主动张拉索是控制索杆张力结构预张力偏差的主要措施。以单元的预张力偏差平方和作为评价整体结构预张力偏差的指标,通过对反映单元预张力偏差与索长误差关系的灵敏度矩阵进行谱分解,将该指标表示为索长误差与灵敏度矩阵的特征值和特征向量的解析关系式,理论上解释了选择不同主动张拉索会使灵敏度矩阵特征值发生变化,从而直接影响到对结构预张力偏差的控制效果。由于灵敏度矩阵特征值具有衰减迅速的特点,故采用其一阶特征值和特征向量可有效估计结构的最不利预张力偏差。进一步以灵敏度矩阵的一阶特征值为评价指标,基于遗传算法提出了一种主动张拉索的优选方法。以一实际索杆张力结构为例,进行不同条件下的主动张拉索优选分析,其结果验证了优选方法的有效性。     

大跨度环形平面肋环型空间索桁张力结构的模型试验研究

针对一种新型的大跨度空间结构体系--环形平面肋环型空间索桁张力结构,在理论研究基础上,设计了外径5m、 由16榀索桁单元组成的结构模型进行了试验研究。考察了多种预应力水平、多种荷载工况、多级加载等条件下结构的静 力性能及其自振特性,验证了理论计算结果,并对该类柔性张拉体系的成形过程进行了模拟和探讨。研究结果表明,在一 定的预应力形成必要刚度后,该结构在正常荷载作用下的反应基本呈线性,并具有良好的承载能力;在不对称荷载作用下 变形较大,其侧向刚度需进一步加强;体系的张拉成形需分阶段进行,而结构的内力则趋于均匀重分布。     

基于显式弧长法的索杆张力结构成形过程数值模拟

索杆张力结构的施工成形本质上是通过缩短主动张拉索长度来驱动的,因此其成形过程可通过一系列随张拉索长度变化引起的连续平衡构型来模拟.由于施工过程中结构几何的不稳定性,通常采用动力松弛法进行这种松弛索杆系统平衡形态的求解以避免建立系统的刚度矩阵.将张拉索长度作为控制变量,在动力松弛法基础上引入了一个位移约束方程.进而提出了一种显式弧长策略来实现索杆张力结构成形过程的自动跟踪求解.该方法的优点是在求解过程中通过限制控制变量的增量以使结构位移保持恒定增加,因而求得的成形过程较常规方法更平稳,甚至可跟踪到可能存在的奇异构型.对一个索穹顶算例进行了的成形分析,计算结果反映了本文方法的精确性和有效性.     

GLY高强大跨预应力空心板的生产与应用

随着建筑结构体系的发展，传统预制混凝土构件产品面临挑战，本文作者根据我国国情，研究开发出了新型GLY高强大跨预应力空心板，其生产和应用情况供同行业人士参考。     

体内预应力在大悬挑结构中的应用

对某钢筋混凝土多层大悬挑结构进行受力分析和优化设计,结合建筑造型,采用斜拉钢管内设预应力筋吊拉多层钢筋混凝土悬挑梁,一次施加预应力,形成空间整体悬挑桁架,解决了钢筋混凝土大悬挑梁的承载力和变形问题。同时对钢管节点设计、张拉控制应力、预应力损失的控制、张拉过程及监测过程提出了设计建议。     

某特大桥大跨度道岔预应力连续梁支架施工

以湘桂线衡阳—永州段扩能改造工程联络线湘江特大桥引桥为工程背景,探讨了其总体施工方案,对其采用的满堂支架、柱梁式支架、贝雷桁架施工技术及支架预压进行了分析和研究,以积累相关经验,进而指导工程实践。