预应力全索系整体张拉结构设计研究

预应力全索系整体张拉结构是具有“内部没有压杆的全索系拉杆海洋”特点的结构体系,该结构体系结构稳定承载力和变形性能是工程设计的关键。为研究全索系整体张拉结构的弹塑性发展规律,进行了基于材料非线性和几何非线性的结构承载全过程分析,得到典型单元荷载-应力、关键节点荷载-竖向位移全过程曲线。分析结果表明：建议全索系整体张拉结构索构件在弹性阶段的应力比应小于0.40,内环索竖向变形应小于悬挑跨度的1/40~1/50。全索系整体张拉结构的屈服荷载系数及延性性能高于有钢压杆的预应力钢结构体系;增大预应力度是改善谷索排雪水功能的有效措施之一。     

张拉整体体系的统一定义

张拉整体概念已经提出了几十年，但是，直到近期它的精确定义仍有争议。国内外一些学者提出了不同的定义。本文旨在统一这些争议，以利于今后的研究工作。张拉整体结构可定义为：由连续拉索和独立压杆组成的自应力平衡索网结构，或由张拉整体单体组成的索网结构。本文回顾了张拉整体概念的发展历程，也总结并分析了其定义的分岐点，其中包括索穹顶和压杆接触构型是否归于张拉整体概念。此外，为了阐明此定义，本文还提出了一些相关的概念，如张拉整体索穹顶、索—压杆体系、自应力和预应力、压杆和杆件等。本文最后对张拉整体体系作了总结。     

东莞水道特大桥水平系杆张拉施工技术

系统介绍了东莞水道特大桥主桥水平系杆的安装及张拉施工控制技术,归纳了水平系杆张拉体系的特点及张拉施工操作要点,该施工工艺克服了系杆安装、系杆多行程张拉、系杆防腐等技术难题,为类似工程施工积累了经验。     

宝安体育场车辐式屋盖结构整体模型施工张拉试验

宝安体育场车辐式张拉屋盖结构呈椭圆形马鞍面,索力分布不均匀。为制定一种索力控制精度高、对张拉设备要求低的张拉施工方法,进行了宝安体育场屋盖结构模型整体张拉试验及模拟分析,验证了 “定尺定长设计与张拉技术”能够准确获得设计初始态预应力。该方法对索材定长下料,在施工现场不调节索长,具有张拉过程简单,便于控制索力的优点。试验模拟了张拉径向索、顶升飞柱、张拉环索、隔榀张拉径向索4种张拉方案,结果表明：张拉过程中上径向索具有“张紧-松弛-张紧”的变化过程;上径向索松驰时,飞柱会出现倾斜的现象,倾斜角度可达0.1rad;4种张拉方案的操作难易程度有明显差异：张拉径向索方案所需的张拉力大,但是操作过程简单;顶升飞柱和张拉环索方案所需张拉力小,但需对结构节点和张拉设备做特殊设计;隔榀张拉径向索方案的工期最长。通过对上述4种张拉方案以及由张拉径向索方案演化出的3种分批张拉径向索方案的数值模拟分析和对比,为宝安体育场屋盖结构实际施工制定了张拉径向索的方案。     

凯威特型索穹顶结构多种张拉成形方案模型试验研究

张拉成形技术属于索穹顶结构的关键技术。为分析比较各种张拉成形方案的施工可行性和方便性,同时深入理解预应力生成机理,对一凯威特型索穹顶结构模型进行了逐步张拉外圈斜索成形、一次性张拉外圈斜索成形及由外及里逐步调节压杆到原长成形等三种成形方案的张拉成形试验,跟踪了张拉成形全过程。试验研究表明：三种张拉成形方案都是可行有效的,其中一次性张拉外圈斜索成形方案施工较为方便;逐步调节压杆长度到原长成形方案精度相对较高;控制构件原长的张拉成形控制技术不仅适用于单整体自应力模态体系,也适用于多整体自应力模态体系;体系预应力伴随着构件的逐步张拉到位而逐步生成。     

张拉整体柱壳静力特性分析

施加合理的初始预应力,利用应力自平衡的单元结构拼接成张拉整体柱壳结构,分析张拉整体柱壳结构在不同索截面及索初始预应力下的静力特性。     

南昌生米大桥系杆索制作及安装

针对南昌生米大桥的工程特点和平行钢丝拉索的结构及使用特点，本文阐述了生米大桥专用系杆索的制作、运输、安装、张拉等施工工艺，对类似体外预应力工程的设计和施工有一定的参考价值。     

深圳宝安体育场轮辐式索-桁屋盖整体张拉提升技术

深圳宝安体育场屋盖为轮辐式索-桁结构+膜结构组合形式。屋盖索-桁结构是膜结构的支撑骨架,由上内环索、下内环索、飞柱、外环梁及36片三角形径向索网组成,施工的关键是径向索的整体张拉。钢索数量多、荷载大、工期紧,施工难度非常大。在对各种张拉方案进行仿真模拟计算后,最终确定了先提升上径向索就位,再提升张拉下径向索就位,最后安装悬挂索的张拉方案,并采用计算机自动控制整体张拉系统进行张拉施工。     

环形张拉整体结构的研究和应用

张拉整体结构是一种由连续拉索和断续压杆构成的新型结构。有关正圆柱形张拉整体结构和球形张拉整体结构的研究已被广泛开展,但另一种基本的几何拓扑形态一环形张拉整体结构却很少受到关注。提出一种新型环形张拉整体结构,对其拓扑和找形问题进行研究,采用平衡矩阵法求解该结构的自应力模态和机构位移模态。通过在索穹顶结构中引入环形张拉整体圈梁,提出一种新型索穹顶,并对初始预应力分布和结构性能进行了分析。算例结果表明该新型索穹顶是一种刚度较好且完全自支承自平衡的张拉整体结构。此研究丰富了现有张拉整体结构形式及其应用。     

葵花三撑杆Ⅱ型索穹顶结构预应力态确定、参数分析及试设计

提出一种新型葵花三撑杆Ⅱ型索穹顶的结构构形,该结构不沿用Fuller"拉索海洋与压杆孤岛"传统意义上张拉整体构想,而是在下弦节点处采用了3根撑杆交汇的布置方案(Ⅱ型),可使一道环索管辖两圈脊索,上弦网格数不变时斜索和环索可减少一半,提高张拉施工便易性,并改善局部及整体结构的稳定性.根据节点平衡方程,推导了葵花三撑杆Ⅱ型...     

Fertigung und Montage des Messeturms in Rostock

The making of a tensegrity tower. This contribution describes the making of a tensegrity tower, which is based on a triangular pattern that is rotated by 30° at each segment (twist element). The realization is based on the highest possible production accuracy, especially for the cables, and a consistent concept for tolerance compensation. A major subject is the pre‐stressing of the cables that turned out to be possible by moving the three base points of each segment inwards simultaneously by means of a horizontal frame with three jacks, each with a capacity of 100 tons. The tower was pre‐assembled from the twist elements in two parts. The upper part was finally lifted on top of the lower part by means of a 170 t mobile crane.     

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。     

索穹顶结构的优化设计

索穹顶结构优化设计分为三个方面 :预应力优化设计、截面优化设计、形状优化设计。通过线性规划、齿形法及模态搜索法的联合应用 ,内力分析采用有限单元法 ,预应力优化设计采用线性规划法 ,截面优化设计采用齿形法 ,形状优化设计采用模式搜索法 ,编制了索穹顶结构优化的计算程序 ,将索穹顶结构优化设计的三个方面有机地结合在一起 ,进行了循环迭代求解     

张拉整体模型制作

张拉整体的概念自二十世纪四十年代被提出以来,已有60多年的历史,但迄今为止还没有严格意义上的张拉整体功能性建筑建成,仍停留在模型和雕塑阶段,在本中我们尝试将张拉整体的思想引入广告牌和展牌支架设计,做出了一种具有实用功能的张拉整体模型,从力学和美学角度,完全可以作为广告牌、展牌支架。     

天津赤峰桥主塔施工应力监测

采用空间梁元程序,建立天津赤峰桥主塔的有限元模型.由于该主塔具有独斜塔、部分预应力钢筋混凝土结构并采用竖向预应力平衡部分塔体自重的特点,用等效荷载模拟竖向预应力进行主塔施工过程计算.在保证应力安全的基础上,设计了斜塔竖向预应力的张托顺序和应力监测方案.监测结果表明,该模型的建立为桥塔的施工监控提供了准确的数据,保证了主塔施工的顺利完成.     

整体张拉桅杆结构的多样化模块组合

文章介绍了整体张拉桅杆结构的成形发展过程,在前人研究的基础上提出整体张拉结构的模块化构形概念,并应用模块多样化构成方法构造出一种整体张拉桅杆,简要说明了模块化思想的优点和现实意义.     

索穹顶结构全面优化设计方法的研究

通过线性规划、齿形片、模态搜索及一维搜索片的联合应用,提出了索穹顶结构的预应力、截面、矢高、圈数同时优化设计的方法,优化效果明显。可在优化的过程中完成对索穹顶结构的设计。编制了索穹顶结构优化设计的计算程序,并进行了算例分析。     

张拉整体塔设计

系统地阐述了张拉整体坐标缩减找形方法,并用此方法对典型的张拉整体塔进行找形,之后又对找形结果进行了分析验证,完成了张拉整体塔的理论分析过程,对从事张拉整体体系的设计研究人员具有参考价值。     

保持承载刚度的张拉整体结构预应力降低方法

几何刚度对张拉整体结构承载刚度的贡献通常与弹性刚度的贡献量级相当,但仅依靠高预应力保证结构承载刚度效果一般.而通过调整结构形状提高弹性刚度并替换部分几何刚度的贡献,可以在保持张拉整体结构承载刚度不变的前提下降低预应力.为此,将杆件原长变化作为基本变量,分析了该变量与单元内力、节点位移以及弹性和几何刚度矩阵的增量关系.建...     

预应力砼塔筒截面刚度降低系数与预应力度的关系

在预应力混凝土塔筒的挠度和裂缝宽度计算中 ,截面的刚度是必不可少的基本资料。虽然我国《混凝土结构设计规范》给出了截面刚度的计算公式 ,但由于其形式复杂 ,原高耸结构设计规范没有采用 ,而是给出了一个适用于普通钢筋混凝土塔筒的刚度降低系数。为了适应预应力高耸结构变形和裂缝宽度计算的需要 ,本文在混凝土结构设计规范公式的基础上 ,提出了利用预应力度来求解截面刚度降低系数的简单方法。由混凝土结构设计规范给出的公式可以看出 ,刚度降低系数与预应力、外荷载及截面配筋率等很多因素有关。而预应力度是一个把外荷载和预应力及截面配筋率联系起来的量 ,因此本文利用了预应力度的这个特点 ,通过选取承受不同荷载的各种塔筒截面 ,计算其在不同预应力度配筋情况下的刚度降低系数值。根据计算的结果 ,分析了预应力塔筒截面刚度降低系数随预应力度的变化趋势 ,并拟合出刚度降低系数与预应力度之间的关系曲线和计算公式。为预应力高耸结构的设计计算提供了参考。