平面预应力钢桁架整体可靠性分析

本文首先基于随机摄动理论建立了具有弹性约束的索张拉预应力钢桁架结构随机内力统计特性分析的计算公式,整体结构的基本随机参数包括折线索单元和桁架单元的截面面积(或综合刚度)、张拉钢索的预拉力、外荷载及约束刚度等。利用一次二阶矩法建立了任意单元失效模式的可靠度指标与验算点的迭代模型,并基于点估计法得到了整体结构可靠性指标的计算模型。通过数值分析对影响整体结构可靠性指标的有关参数进行了讨论,得到了一些有益的结论,为索张拉预应力钢结构整体可靠性设计奠定了一定的基础。     

基于映射变换法的平面预应力钢桁架整体可靠性分析

利用映射变换法建立索张拉平面预应力钢桁架任意单元失效模式可靠度指标的迭代模型,并基于点估计法得到整体结构失效概率及可靠性指标的计算公式。模型中的随机参数包括折线索单元和桁架单元的截面面积(或综合刚度)、张拉钢索的预拉力、外荷载及边界弹性约束刚度等。基于所建立的计算模型编制相应的计算程序,对工程中常见的结构形式进行分析,并对影响结果的有关参数进行讨论。结果表明,钢索张拉力标准差对结构可靠性指标的影响与杆件截面面积随机变量的分布特性有较大的关系,且当截面面积为对数正态分布时,其影响大于正态分布。其次,随机变量标准差的变化对结构可靠性指标的影响均与相关性系数ρNA有一定关系。这些结论为索张拉预应力钢结构整体可靠性设计奠定了一定的基础。     

张弦梁结构张拉过程中的结构性能试验研究

基于正交试验设计思想,设计了11组考虑梁弦刚度比、矢跨比、撑杆数量、临时支架和施工顺序等参数影响的张弦梁模型并进行张拉试验。通过试验研究,探讨了张弦梁结构张拉过程中的整体变形性能、构件内力和几何位形的发展趋势,分析了参数对结构性能的影响。研究结果表明:当张拉引起的变形较大时,张拉力与结构变形并非简单的线性关系;临界张拉力标志结构获得整体刚度,其值约为结构自重的0.125/κ倍(κ为矢跨比);张弦梁结构设计中应考虑张拉阶段结构的最不利受力、不同施工工艺对结构受力和位形的影响。     

张拉整体塔结构动力特性研究

以在天津塘沽拟建的30m高张拉整体塔为背景,提出了分层组装、顶层一次张拉的制作思想,并利用这个思想制作了1∶5的缩尺模型.采用脉冲锤击法测试了模型的固有频率、阻尼比、模态质量、模态阻尼、模态刚度和模态振型等基本动力特性参数,得出张拉整体塔结构的基本动力特性.与理论分析结果比较,两者吻合良好,为今后张拉整体塔的风振效应和地震反应等动力分析提供重要的基础数据.     

某机场航站楼屋面预应力索拉拱桁架结构设计

介绍了某新建机场航站楼的结构概况,对其结构选型、荷载及荷载组合、计算模型及目标控制等作了论述,同时研究了考虑支承柱的线刚度不同时索初始预拉力的确定、支座水平推力的控制及结构整体稳定的分析,以完善该类结构设计。     

弹性约束空间索张拉预应力钢桁架整体可靠性分析

在基于随机摄动理论建立索张拉预应力空间钢桁架随机内力统计特性分析模型的基础上,进一步利用映射变换法建立了空间预应力钢桁架任意单元失效模式的可靠度指标与验算点的迭代模型,并基于点估计法得到了整体结构失效概率的计算公式.整体结构的基本随机参数包括折线索单元和桁架单元的截面面积（或综合刚度）、张拉钢索的预拉力、外荷载及边界弹性约束刚度等.利用本文计算模型对工程中常见的倒三角预应力立体钢桁架进行了分析,对影响整体可靠性指标的有关参数进行了讨论,为索张拉预应力立体钢桁架整体可靠性设计提供了一定的参考依据.分析表明,随机变量分布特性对空间预应力钢桁架整体可靠性指标影响较大,且影响程度又随材料强度的标准差有一定的变化.     

大跨度纤维增强复合材料编织网结构建造成形模型试验研究

纤维增强复合材料（FRP）编织网结构主要由编织网面和内外环梁组成，将FRP板条按一定规律编织形成网面，通过内环梁对网面进行平面外整体张拉，使结构具有一定的平面外刚度，可以承受竖向荷载。通过2个1/10比例的FRP编织网结构模型，研究了FRP编织网结构的编织方法、施工方法和成形中的力学特性，对施工中平面编织、平面外整体张拉的过程进行了模拟验证。结果表明：采用编号法和规律法可实现网面的编织施工；通过控制板条预张拉应力和控制整体变形的平面外整体张拉可实现结构的成形控制；在施工过程中FRP编织网结构表现出明显的几何非线性特征，结构刚度随着竖向张拉位移的增加而增大；相对于板条的预张拉应力控制，平面外整体张拉对于结构成形控制起决定性作用。     

某观光塔基础刚度的数值优化分析

本文采用有限元法对某观光塔结构在不同基础刚度下的力学特性进行了数值分析。计算模型采用多自由度悬臂梁体系,在一定范围内设定不同大小的基础水平刚度和转动刚度。数值模拟分析了基础刚度对该塔上部结构力学特性的影响,从而选择比较优化的基础刚度。并将实际采用的基础形式与塔体建立了整体模型,并进行比较分析,其研究结果可为该类型塔基础的优化设计提供参考依据。     

新中国国际展览中心主登录大厅张弦梁屋盖结构分析

新中国国际展览中心主登录大厅屋盖结构方案采用了两撑杆张弦梁结构体系。介绍了屋盖的结构布置,对两撑杆张弦梁进行了稳定分析和整体计算分析,分析表明两撑杆张弦梁满足强度、刚度的要求。讨论了两撑杆张弦梁与普通张弦梁的差异、预拉力的确定、高跨比的影响和结构的抗风设计等问题。针对两撑杆张弦梁撑杆间距较远的特点,给出应用该类结构的一些建议。     

复旦大学正大体育馆钢屋盖结构设计

复旦大学正大体育馆钢屋盖采用了拱-索-空间钢桁架的结构体系,受力复杂。利用ANSYS软件,较真实地模拟屋盖的边界条件和支座刚度的影响,分析了拉索的初始预拉力取值。对屋盖进行了动力特性、抗震性能及整体稳定性分析,结果表明,结构低阶振型以水平振型为主,拉索预拉力对结构的内力影响较小,结构具有较好的抗震性能。     

张拉整体高耸结构优化研究

张拉整体高耸结构是一种新型结构体系,是张拉整体在竖直方向上的应用,目前尚未有功能性结构建成。针对一座电视塔的张拉整体高耸结构,采用改进的遗传算法和三级混合算法,依靠有限元分析对结构进行了优化设计。改进的遗传算法能够识别迭代过程中松弛的索,通过自动调整对应编码区的变异率来避免索的松弛,采用非线性求解器对结构的侧向刚度进行优化;三级混合算法包含了模式搜索法、单纯形法和齿行法,采用线性求解器对结构的侧向刚度和自重进行了联合优化,提高侧向刚度的同时减小自重。优化结果表明：这两种优化算法都能够在预应力水平基本不变的情况下大幅提高结构侧向刚度,优化效果良好。     

±800kV特高压T型长横担输电塔风振特性研究

±800kV特高压直流塔是T型长横担输电塔型,属于风敏感结构,风与结构的相互作用十分复杂,风荷载常常是设计的主要控制荷载。本文以某一±800kV直流塔为工程背景,建立了详细的有限元计算模型,获得了结构的自振动力特性。在考虑节点风荷载空间相关性的基础上,利用Kaimal谱对结构的风荷载进行了准确的数值模拟。结合动力时程积分法,计算得到了结构的风致振动响应时程。研究了结构位移平均值、位移均方根值和加速度均方根值的分布特点,同时分析了结构各层的风振系数分布特点,并与我国规范进行了对比。通过研究,揭示了直流塔的风致振动特性,结果可作为直流塔结构抗风设计的参考。     

Comparison of wind‐induced dynamic property of super‐large cooling tower considering different four‐tower interferences

Dynamic amplification effects caused by tower‐group interference is the most critical causes of wind‐induced destructions of super‐large cooling tower (SLCT), and four‐tower combinations are the most common tower‐group combining form. However, the dynamic amplification effects of SLCT of different four‐tower arrangements have not been studied systematically so far. The highest (220 m) SLCT in the world was taken as the target to conduct SLCT wind pressure measurement under 320 wind tunnel test conditions. Firstly, the stability performance under the design wind loads was analyzed. Then, the dynamic time‐history analysis was carried out, and the distribution characteristics of peak factors and values of extreme response were discussed. Furthermore, with a new concept parameter “tower‐group wind vibration coefficient” for the wind‐resistance design of SLCT, the distribution laws of two‐dimensional (2D), one‐dimensional (1D), and global tower‐group wind vibration coefficient were revealed under different four‐tower interferences. On these bases, we recommend the design parameters for wind‐resistance study of SLCT and the priority of four‐tower combination forms. The study showed that the dynamic effects of SLCT under different four‐tower arrangements were significantly different from each other and the tower‐group wind vibration coefficients proposed in this paper can reflect the interference effects of tower‐group more efficient than traditional design method. The results may become a useful database for the wind‐resistance design of SLCT and provide clues for the optimization of four‐tower arrangements in power plants.     

考虑潮位及动水压力影响的在役海上风电塔地震响应分析

为了准确评价潮间带海上在役风电塔结构在地震作用下的动力特性,以某1 000 MW近海及潮间带风电场的风电塔为研究对象,考虑潮位和动水压力影响,对其进行了地震响应分析。基于附加质量法建立了风电塔有限元模型, 对平均水深条件和极端高潮位条件下的风电塔结构进行了动力分析,并研究了冲刷效应影响下风电塔结构的自振特性。结果表明:仅考虑潮位变化引起的动水压力对结构的动力响应影响并不大,各项动力性能指标变化均在5%以内;冲刷导致的海床上覆土层的变化将影响到结构的自振周期,进而可能导致风电塔附加振动。     

新型构件并联法加固角钢输电塔试验研究及设计建议

角钢输电塔在强风中容易发生倒塌事故,在台风多发区,往往需要对输电塔进行加固补强。针对角钢输电塔的特点,提出一种新型夹具的主材加固方法。通过对一组未加固的角钢试件以及夹具布置和预紧力等各不相同的三组加固后的十字截面角钢试件进行试验,研究夹具数量和布置、螺栓预紧力等对试件承载力和传力效率的影响。试验结果表明,加固后的试件承载力有较大提高;试件的承载力和传力效率随夹具数量和预紧力的增加而增加。最后根据钢结构加固规范和试验结论,提出了新型夹具加固方式的设计建议。     

Field measurement and aeroelastic wind tunnel test of wind‐induced vibrations of lattice tower

Lattice towers are among the most vulnerable structures during typhoons. In this study, the wind engineering research field base near Shanghai Pudong International Airport was used to measure the mean wind speeds and directions at a height of 10 m, as well as the accelerations atop a 40‐m high lattice tower during Typhoons Neoguri and Nakri to investigate the characteristics of the near‐ground wind and the responses of the lattice tower. Moreover, an aeroelastic model of the lattice tower was generated by the discrete stiffness method. Using the wind tunnel test of the aeroelastic model, the root mean square accelerations of the tower were studied with different wind speeds and directions. The responses of the tower in the across‐wind direction were found always higher than those in the along‐wind direction, which meant the vortex shedding of each single cylinder had an impact on the responses of the tower in the across‐wind direction. The test results were compared with those of field measurements to evaluate the accuracy of the aeroelastic model, and the two were generally in a good agreement. Thus, the aeroelastic model could precisely simulate the dynamic characteristics of a prototypical lattice tower using the discrete stiffness method.     

兆瓦级风力发电机塔架的模态分析

通过对内蒙古武川地区水平轴风力机塔架的两种工况进行现场测试,用DASP系统进一步分析,得出塔架的加速度谱及特征频率;利用ANSYS有限元软件完成塔架的建模和模态分析,考虑了塔顶上方机舱总质量的影响。计算结果与实测结果为避免塔架发生共振和进一步研究风力机塔架的动力反应提供了依据,其中模态数据对风电塔架设计和结构振动控制有一定的参考价值。     

重屋盖走廊点支式玻璃建筑柔性支承结构的地震反应分析

近年来随着点支式玻璃帷幕结构的广泛应用,各种新型的支承结构孕育而生,但对于结构性能的研究往往滞后于实际工程,开展新型结构的研究显得尤为重要。某重屋盖柔性支承结构点支式玻璃走廊即为将刚性梁和柔性索(包括揽风索、悬索和立面的竖索)相结合的一种新型结构形式,本文通过对该工程实例的分析计算,得出了结构的自振特性,并采用振型反应谱分析法研究了某些索内预应力的变化对结构变形和其它索内力的影响,计算结构表明,拿掉揽风索会导致屋盖平面外刚度减小,结构第二振型改变也较大。揽风索预应力的变化对结构自振特性、自身及悬索内力的影响并不显著,但对结构刚度和竖索内力的影响相对较大。而竖索预应力变化对其它索内力、结构高频自振性能及最大位移影响较大。本文结果可以为今后类似结构的研究提供参考。     

新型复合结构倒Y塔架空气动力不稳定振动风洞试验研究

天津慈海桥是一种将斜拉桥和摩天轮合二为一的复合结构,为了综合理解和判断结构在风力作用下的动力特性,研究由于空气尾流作用引起的振动现象,建立复合结构的3种风洞试验模型。通过风洞试验测量,得到不同的风向与桥轴方向角度工况下的风力系数,并通过试验观察及数据分析对空气尾流振动现象发生的情况进行判断。试验及分析结果表明,在整体结构完成后不会发生空气不稳定振动现象,但在施工中只有主塔的情况下,如果共振风速与设计风速相近时,存在空气不稳定振动现象,可采取倒Y塔架间设置隔板的措施提高主塔的刚度,进而避免空气不稳定振动现象的发生。     

风力发电机塔架设计综述

分析了风力发电机塔架结构的动力学问题,包括塔架结构动力特性计算、整体稳定性分析、抗疲劳设计方法以及塔架所承受的荷载等问题。通过对目前的解决方法进行分析和总结,为大型风力发电机塔架结构的研究提供一定的帮助。