轮辐索式摩天轮结构的解析解

研究轮辐索支承的摩天轮结构传力特点,引入连续化方法,将离散设置的索展开为连续分布的纤维,建立轮盘结构在运营荷载作用下的平衡微分方程,求解得到了结构内力和位移的近似解析解.通过数值算例对解析解进行了验证,表明本文提出的解析解计算精度较高.本文的解用公式揭示了摩天轮结构荷载与内力、变形之间的内在关系,具有明确的物理意义,可以为摩天轮结构设计提供参考.     

某刚柔混合支承式摩天轮结构的设计计算分析

山东省聊城摩天轮采用刚柔混合支承形式一上部轮盘由140根柔性钢拉索和7根刚性桁架式支撑梁交替均布构成,轮盘由下部4根柔性主拉索和2根刚性主立柱支撑,该支承形式传力路径简洁合理、结构形式安全可靠。本文通过有限元方法对该摩天轮进行了结构极限强度分析、正常使用极限状态分析、偏载分析、抗震分析、安装过程分析、轮辐索失效分析、局部精细有限元分析。由计算结果可知,极限风荷载是摩天轮设计的控制性荷载。该分析结果和方法可供类似结构研究设计参考。     

新型斜拉桥与摩天轮组合结构体系分析

以天津市慈海桥工程为背景,对新型斜拉桥与摩天轮组合结构体系开展研究以寻求更适合于慈海桥工程的合理的结构体系。在介绍慈海桥工程概况的基础上,对结构的组成和受力特点进行分析,指出组合结构主要通过轴力传递荷载的受力特点。提出两面索+桁架结构(结构体系A)和四面索+悬挂结构(结构体系B)两种结构体系,并从构成特点、受力和施工等方面对两种结构体系进行探讨分析与比较,得出四面索悬挂体系为更合理的结构体系。     

单曲面双层索建筑体系理论分析与验证

鉴于蔬菜博览会大跨度工程的需要,本文提出了预应力单曲面双层索支撑结构体系方案,基于假定给出双层索平面支撑结构体系的解析解,采用ANSYS有限元软件开展了双层索的仿真分析,得到该体系的离散有限元解,通过对比验证了解析解的精确性.最后给出施工方法和施工期间的监测手段,为同类工程设计和施工提供参考和借鉴.     

劲性索结构竖向地震位移解析解及其特性分析

目前,利用振型分解反应谱法计算劲性索结构竖向地震位移的解析解还没有被提出,本文在劲性索结构固有振动能量变分解析解的基础上对劲性索结构竖向地震位移解析解及其特性进行了研究.首先根据劲性索结构固有振动能量变分解析解得到劲性索结构各阶固有振动频率和相应的振型;然后利用振型分解反应谱法分别计算40m、65m、72m三种不同跨度劲性索结构的竖向地震位移;最后运用ANSYS有限元软件对此三种不同跨度劲性索结构进行谱分析来验证本文提出的劲性索结构竖向地震位移解析解的正确性.研究发现:(1)三种不同跨度的劲性索结构分别在8度、9度抗震设防下,依据劲性索结构固有振动能量变分解析解与振型分解反应谱法所得到的竖向地震位移曲线与ANSYS有限元软件分析得到的地震位移曲线基本重合,说明本文提出的劲性索结构竖向地震位移解析解适用于计算劲性索结构竖向地震响应;(2)在进行振型组合时,劲性索结构的前两阶正对称振型的组合位移曲线与前四阶正对称振型的组合位移曲线重合,说明劲性索结构的前两阶正对称振型对劲性索结构的竖向振动起控制作用;(3)劲性索结构竖向地震位移曲线的峰值位置并不是都出现在跨中而且曲线峰值个数不止一个,且随着劲性索结构跨度的改变而改变.此现象应该引起工程设计人员的足够重视,在进行劲性索结构设计时应考虑对这些位置采取加强措施,避免劲性索结构因变形过大而发生破坏.     

用约束力计算肋环型索穹顶初始预应力的方法

选取轴对称肋环型索穹顶结构的1条肋,用约束力代替多余约束,根据力的平衡,推导了节点之间脊索与斜索共同传递的竖向力及径向水平力计算公式,给出了脊索、斜索、环索和撑杆初始预应力计算公式.本文方法将初始预应力分为两部分:一部分为中心脊索水平约束力为0、竖向荷载下的初始预应力值;一部分为中心脊索水平约束力为P的自平衡预应力.其中,自平衡预应力与P呈线性变化,可以通过提高约束力P提高整个索穹顶结构的初始预应力水平,从而满足各种荷载工况下的受力要求.最后,通过一个算例介绍了本文方法的计算过程并验证了方法的正确性.     

索结构找形分析的精确单元方法

索找形问题是索结构分析中所要解决的首要问题,在给定边界条件下,所施加的预张力和外部荷载通过调节索的 形状来平衡。本文研究索结构初始形状确定的精确有限单元法,对于常见的荷载形式,构造了线性和非线性两大类共5种 单元,适用于一般的索结构找形计算,并且可以给出精确的解答。本文通过将水平方向和竖直方向的平衡方程解藕,得出 了索单元的精确描述格式,并保证了索结构形状的唯一性。文中以索结构内部结点坐标作为基本未知量,以结点平衡方程 为基本方程,通过直接求解单元的平衡微分方程得到单元刚度矩阵的解析表达式。对于由线性单元组成的索结构,其基本 方程为线性,可直接求解;对于含有非线性单元的索结构,其基本方程为非线性,需通过迭代求解,文中构造了相应的 Newton法迭代格式。本文方法所需单元数目少,计算量小,所得到的解答为数值精确解。数值算例表明本法稳定可靠。     

北京摩天轮设计验算与分析

北京摩天轮为轮辐式钢结构体系,高208 m,直径198 m,是同类建筑中世界之最.文章介绍了北京摩天轮的工程概况、结构体系和荷载工况及其组合.采用有限元软件MIDAS对摩天轮结构进行的分析验算结果表明结构的承载能力和变形均符合规范要求.同时进行的动力特性分析,求得了结构的自振频率与振型,分析了其自振特点,为深入设计提供了详细可靠的数据资料.     

索网结构抗火实用设计方法

进行了大空间索网结构在火灾下三维非线性有限元分析,通过对影响索网结构临界温度的各因素进行敏感性分析,确定了影响临界温度的主要因素为荷载比和预应力比.根据对工程中常见的三种平面形状的鞍形索网的临界温度参数分析,得到了鞍形索网结构临界温度与荷载比及预应力比关系的实用表格.对于确定索网结构荷载比所需的最大荷载给出了解析表达式,为索网结构抗火设计提供了简便实用的方法.     

考虑拉索拉力增量时多跨拉索的固有横振

往考虑由振动引起的拉索拉力增量基础上,把具有中间支承的多跨拉索转化为在多个集中荷载作用下单跨拉索的强迫振动,然后采用 Laplace 变换求得了多跨连续拉索固有振动的解析解,讨论分析了拉索拉力增量对多跨连续拉索固有振动频率的影响。