某大跨单层球面网壳结构的非线性屈曲研究

为研究杆件稳定、初始几何缺陷、几何非线性、材料非线性对某单层球面网壳结构整体稳定性的影响,首先对结构进行线性屈曲分析得到屈曲模态和临界荷载,其次采用弧长法对结构进行非线性屈曲全过程分析,同时确定最不利初始几何缺陷分布模态,最后采用Newton-Raphson法对按此最不利缺陷分布的结构进行弹塑性屈曲全过程分析.计算表明:初始几何缺陷按最低阶屈曲模态分布的一致缺陷模态法可能不适用于大跨单层球面网壳结构的稳定性分析;荷载不对称分布对结构的稳定性更为不利;初始几何缺陷和材料非线性对结构稳定性的影响较大.     

索支承桥梁拉索张拉优化方法

索支承桥梁结构的拉索张拉是一项复杂的施工技术,传统基于经验的张拉方法索力无法有效地达到理想的设计目标.在对传统张拉方法分析的基础上,利用拉索张拉力影响矩阵、泛函极值原理及对张拉力进行拆分,提出了优化的拉索张拉方法;根据该优化方法形成的施工技术,应用于天津海河大沽桥的拉索张拉施工,使拉索张拉次数大大减少、施工进度加快,目标索力的精度明显提高,表明了该方法可靠性、实用性.     

东南大学九龙湖体育馆轮辐式张弦梁结构施工技术研究

东南大学九龙湖体育馆钢屋盖采用轮辐式张弦梁结构,由上弦钢梁、下弦索及撑杆构成,平面跨度为88.0m×76.8m,共24幅.本工程拉索张拉分3阶段(预紧→50％→75％→100％),每阶段分4批次(每批次张拉6幅),同批次分5级(0→25％→50％→75％→100％).采用有限元分析软件ANSYS模拟张拉过程,确定每批次的拉索施工张拉力、结构变形等参数.另外,在施工中进行了索力和结构位移监测.实测结果表明,张拉过程中索力和变形与理论分析相符,张拉完成后结构状态达到设计初始态.     

广州大学城中心体育场斜拉网格屋盖张拉施工

介绍斜拉网格结构的拉索安装方法、张拉分析和张拉施工技巧。针对桅杆下端铰接的特点,指出掌握张拉时机,按照计算得到的施工张拉力张拉,才能保证索力和变形满足设计需要。     

主题馆西馆126m跨双索张弦桁架预应力拉索施工技术

世博会主题馆西馆屋面钢屋盖采用了126m跨双索张弦桁架,为此,对张弦桁架施工中双索同步张拉、不同工况下拉索施工张拉力以及结构变形、张拉起拱值等关键问题进行了研究分析。介绍了张弦桁架拉索的施工技术和索力监测技术,监测结果表明,针对性的措施取得了预期效果。     

盱眙体育馆屋盖结构设计

盱眙体育馆钢屋盖采用了轻巧的预应力张拉钢桁架结构体系,结合初始态张拉分析及静力性能分析,提出了合理运用张拉预应力的方法。通过动力性能及特征值屈曲分析找出结构的相对薄弱环节;几何非线性整体稳定分析中考虑了初始缺陷的影响,计算结果表明结构不会发生整体失稳和局部失稳。对拉索锚固的关键节点进行弹塑性分析表明,节点具有良好的力学承载性能。     

施工偏差随机分布对弦支穹顶结构整体稳定性影响的研究

基于概率理论,提出了适合于具有初始几何缺陷的弦支穹顶结构整体稳定性分析的施工偏差概率法,根据施工现场的误差分布特点,引入初始几何缺陷的随机分布形式,通过计算随机有限元模型,得到稳定系数样本值,并经过统计分析最终获得了具有一定可靠性的非线性整体稳定系数。以跨度93m、矢跨比1/12的优化后的弦支穹顶结构为算例,进行了考虑初始几何缺陷的非线性稳定性分析,与传统的特征值屈曲模态法和无初始几何缺陷的结果进行了对比分析,分析表明施工偏差概率法能够充分展现初始几何缺陷对弦支穹顶结构稳定性的影响,其计算稳定承载力比传统的特征值屈曲模态法低30%左右。通过对比分析,对初始几何缺陷最大值采用1.645倍的施工偏差控制限值,初始几何缺陷形状和大小更加合理,稳定分析结果偏于安全。施工偏差概率法在2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构整体稳定分析中得到了良好的应用,验证了该方法的适用性。     

世博轴阳光谷钢结构稳定性分析

世博轴阳光谷单层空间网格结构曲面形状复杂、几何尺度大、悬挑跨度大,其整体稳定性是结构分析与设计中的关键问题之一。分析以特征值屈曲模态作为初始几何缺陷分布形式的合理性,通过非线性有限元分析系统考察了阳光谷单层网格结构的整体稳定性能,并研究了单根杆件失稳对结构整体极限承载力的影响。分析结果表明：几何非线性以及几何、材料双重非线性临界屈曲承载力均满足相关规范要求,阳光谷钢结构具有良好的整体稳定性;阳光谷钢结构对几何初始缺陷不敏感,阳光谷上由索膜结构传来的索拉力可进一步降低其缺陷敏感性;局部杆件的失稳退出工作并不会导致结构整体承载力的突然丧失,整体结构具有良好的承载能力。图7表6参7     

某体育馆工程130m 跨预应力弦张钢桁架安装和实时监测技术

本文结合某工程130m跨度的预应力弦张钢桁架结构安装中的拉索张拉施工,研究了大跨度弦张钢桁架预应力拉索的张拉施工工艺实时监测控制方法,包括桁架拉索的安装、基于施工仿真技术的现场张拉、张拉过程中的分析与调整、张拉过程中的实时监控等,特别是所涉及的主要施工顺序流程和关键的技术要点,研究解决了大跨度弦张钢桁架拉索张拉过程预应力难以控制、稳定性差的重大技术难题,其系统的综合技术可指导不同跨度预应力弦张桁架的高质量施工。     

74m大跨度张弦梁钢结构屋盖施工关键技术及质量控制

南京国际博览中心二期工程,1、2号展馆采用张弦梁屋盖结构,张弦梁跨度74m,单榀自重84t.施工采用“分段吊装、高空对接、一次张拉”的施工方案.文章针对大跨张弦梁施工关键步骤、技术参数进行介绍,分析了施工技术特点和控制原则.根据施工仿真计算结果,确保了拉索下料、张弦梁体系拼装、张拉的精度和可靠度,通过对拉索张拉的位移及索力监控,保证了初始态张弦梁体系的空间姿态,符合结构受力及建筑观感要求.     

无锡会展中心钢结构屋盖稳定分析

本文对无锡会展中心大跨度钢结构屋盖进行稳定性分析,分析内容包括单榀空腹桁架的线性屈曲分析、带初始缺陷的几何非线性屈曲分析和几何非线性弹塑性屈曲分析.分析结果表明:几何非线性和初始缺陷对空腹桁架的稳定性影响比较小,而材料非线性对稳定性的影响比较明显.依据分析结果,本工程采取相应的技术措施.对采取技术措施后的结构进行稳定分...     

正交异性闭口加劲板的承载力分析理论及试验研究

加劲板的局部稳定是正交异性扁平钢箱梁结构设计中的一个关键问题,我国桥梁设计规范没有这方面的规定。为了解决正交异性扁平钢箱梁结构中闭口加劲板的稳定极限承载力计算问题,以适应我国目前钢桥应用日益广泛的需要,在总结中外学者研究成果和国内外设计规范的基础上,提出一种计算闭口加劲板稳定承载力的计算理论,该理论计入材料非线性、几何非线性、初始几何缺陷、焊接残余应力等4种不利影响,并对加劲板结构的初始几何缺陷大小的取值以及残余应力分布模式进行讨论。为了验证理论的正确性、把握闭口加劲板结构的屈曲特性,设计3种不同结构布置的6块闭口加劲板结构进行稳定承载力模型试验,得到加劲板的破坏形态、极限荷载大小以及荷载-位移关系曲线。试验结果与理论分析结果吻合较好,这表明该理论可用于对闭口加劲板的极限承载力计算。     

钢拱桁架平面内稳定性分析及研究

选择90 m跨钢拱桁架为研究对象,采用SAP2000对其平面内稳定性进行研究,研究中考虑了初始几何缺陷,不同荷载分布情况对结构屈曲承载力和变形能力的影响,研究结果表明,初始几何缺陷对拱桁架稳定影响较为明显。     

海安电视发射塔整体稳定分析

海安电视发射塔是典型的高耸结构,其结构布置不同于传统的电视发射塔,该结构只设有横杆和斜杆,没有主柱,所有的竖向荷载均由斜杆承担,因此海安电视发射塔的整体稳定显得尤为重要。本文利用ANSYS有限元软件对海安电视发射塔分别进行了特征值屈曲分析、初始缺陷屈曲分析和双重非线性分析。对比结果发现,初始缺陷对结构稳定的影响较小,材料非线性对结构稳定的影响较大,对其进行整体稳定分析时,不可忽略材料非线性的影响,为类似结构的稳定性设计提供了参考。     

大跨度斜拉立体桁架的极限承载力及影响因素分析

本文针对常用的斜拉立体桁架两塔柱三跨结构形式,基于UL列式,采用混合有限元,分别按空间（面外自由）和平面（面外自由度约束）两种模型,进行了线性、几何非线性、材料非线性以及同时考虑两种非线性的屈曲分析和比较,得出了结构的极限承载力。研究表明,空间模型比平面模型的安全因子低。线性屈曲和只考虑几何非线性屈曲两种模型的安全因子差别较大,而考虑材料非线性和双重非线性两种模型的安全因子比较接近。几何非线性对斜拉立体桁架的极限承载力影响较小,其结构极限承载力主要由材料非线性控制。立体桁架的塑性部位出现在塔柱附近的腹杆和弦杆,以及跨中附近的弦杆以及拉索附近的弦杆。此外,探讨了塔高、桁架高度、索距以及拉索刚度对结构极限承载力的影响,其中索距对结构的极限承载力影响最大。     

球面网壳阶跃荷载作用动力稳定性

分析不同跨度和矢跨比的单层球面网壳,当材料本构关系为弹性和弹塑性,考虑阻尼影响与忽略阻尼,分别计算结构的动力稳定临界力,得到动静比的分布规律。分析材料非线性、阻尼、初始几何缺陷、初始静荷载等因素对结构动力稳定性的影响。提出估算结构动力稳定临界力的简化计算公式。     

Shear resistance of longitudinally stiffened panels—Part 1: Tests and numerical analysis of imperfections

This paper deals with the results of four full-scale tests, numerical simulation of tests and initial geometric imperfection analysis for longitudinally stiffened panels in shear. The tests examine the influence of varying position and bending stiffness of one trapezoidal longitudinal stiffener on the panel shear resistance and its buckling behaviour. The stiffeners were designed such as to obtain both global and local buckling shapes. Numerical simulations (FEA), based on the test girder geometry, the measured initial geometric imperfections and elastic-plastic material characteristic from the tensile tests, demonstrate a very good agreement with the tests. The initial geometric imperfection study on different verified numerical models shows a limited sensitivity of the panel shear capacity to any kind of imperfection shape variation with amplitude at the allowable fabrication tolerances. Finally, the paper offers some ideas for modelling geometric imperfections with regard to the design or research demands.     

预应力轴压撑杆钢柱高温性能试验研究与数值分析

为研究预应力轴压撑杆钢柱的高温性能，进行了2根预应力撑杆钢柱高温试验。试验结果表明：拉索无防火措施时，其相对张力在初始升温阶段就迅速下降，直至完全松弛；预应力撑杆钢柱的轴向变形先由于热膨胀效应轴向伸长，而后在压力作用下轴向压缩；临界状态时，撑杆柱出现对称和反对称两种失稳形态。采用验证后的ANSYS有限元分析模型，考虑材料非线性、几何非线性和初始缺陷等，分析了荷载比、相对轴向刚度比和预应力比等3个关键参数对预应力撑杆柱高温性能的影响，得到了一系列拉索相对张力、侧向变形和轴向变形分别与时间的关系曲线。分析表明：预应力撑杆柱中拉索张力很快在高温下逐渐松弛，达到张力松弛所需时间主要受预应力比影响；预应力撑杆钢柱的侧向变形在升温初期缓慢增长，在失效前增长迅速；随着荷载比增大，预应力撑杆柱侧向变形和轴向变形越来越明显，且达到峰值所需时间不断缩短；预应力比对撑杆钢柱失效临界温度影响较小，但对预应力撑杆柱的破坏形态有较大影响。     

河南艺术中心大剧院钢屋盖基于延性的性能化设计研究

河南艺术中心大剧院是屋盖为平面钢管相贯桁架、下部由三个钢筋混凝土结构单元组成的复杂结构体系。进行了基于延性的结构抗震设计研究,对整体结构进行小震、中震反应谱分析及大震弹塑性时程分析,对结构自振特性、构件应力比、结构位移、塑性铰分布与损坏程度等进行了深入的量化分析。研究了结构整体大变形失稳破坏极限状态下的体系强屈比和体系延性,并确立了关键节点不屈服的性能设计目标,对整体结构进行了考虑几何非线性、材料弹塑性、初始几何缺陷的荷载-位移全过程屈曲稳定分析,并完成了相关结构构件与节点的设计。实现了基于延性的抗震安全及体系稳定安全的双重设计目标。