随州高铁站ETFE伞状索膜结构分析设计

随州高铁站主体结构采用"伞状单元体"索膜结构,为实现随州高铁站站房中"伞状单元体",提出了一种大曲率索膜协同作用伞状单层ETFE膜结构方案.首先根据建筑方案,提出2种不同的布索方案.采用小弹性模量法对索膜进行协同找形分析,并对预应力态和荷载态下的索膜结构进行计算分析,对比了不同布索方案、不同膜厚度的ETFE膜结构的膜面应力、索力等.研究表明,小弹性模量法适用于单层ETFE与索网协同找形分析,大曲率索膜协同作用ETFE膜结构可用于实际工程,本工程选用布置5道横向索时,索膜结构应力均匀,满足设计要求.     

膜结构的D.R法设计

阐述了索膜结构设计中的选取预应力分布和索膜单元、使用过程中荷载、选择非线性计算方法等关键问题 ,应用动力松弛法 (D .R)法进行了张拉索膜结构找形分析、荷载分析。介绍了应用此方法进行某膜工程设计的过程 ,作为同行了解并进行膜结构设计的参考     

索膜结构非线性有限元找形荷载全过程分析

基于索模结构非线性有限元理论,膜单元采用考虑小应变大位移的平面三角形单元,索单元采用考虑大变形的二节点直线杆单元,引入支座提升方法和杨氏小模量理论,给出了一种索膜结构找形的方法。随后应用通用有限元软件ANSYS,对某高校看台膜结构进行了找形分析,并依照新的膜结构技术规程,进行了荷载分析。找形及荷载分析结果符合规程要求,证实了该方法的有效性和可行性。     

索膜结构基于非线性有限元法的ANSYS找形分析

针对索膜结构极强的几何非线性特点,介绍了非线性有限元的基本思想和索膜结构的找形原理。考虑到目前有限元通用程序的广泛使用,着重研究了这一方法在ANSYS上的实现过程。     

索膜结构的理论基础和分析方法综述

简述了索膜结构的发展及应用现状，系统的阐述了张拉索膜结构的理论基础，从形态分析、荷载分析和裁剪分析三部分介绍了目前常用的有限元数值分析方法，展望了索膜结构的应用前景。     

世博轴索膜结构方案演变与结构参数分析

上海世博轴索膜结构的设计经历了多种方案的比选。以世博轴特大型张拉索膜结构的设计过程为主线,采用非线性有限元方法对该项目各种方案的结构响应进行计算。结构选型提出了无谷索方案、有谷索方案、重锤方案以及内桅杆方案,对比分析了四种方案结构的受力和变形特征,研究了世博轴索膜结构的受力性能变化与方案演变过程,确定结构最终方案为内桅杆体系。并依据自重、弹性模量、泊松比以及支承等因素对结构性能的影响进行了参数分析,分析结果表明：结构体系是影响系统力学性能的主要因素,弹性模量、泊松比等材料属性对结构的整体性能的影响很小;当膜面跨度较大或使用较重的膜材时,建议在找形阶段应考虑自重的影响;为避免计算假定与实际情况脱节,对于柔性支撑体系建议采用整体模型进行分析。图14表7参3     

大跨索膜结构非线性分析与施工方法

鉴于目前对足尺的索膜结构开展试验和理论分析的较少,本文结合具体工程对30m跨的足尺索膜结构进行了仿真分析,基于三点假定建立了索膜结构的有限元模型,通过施加温度荷载的方式实现索膜找形,在找形基础上进行自平衡非线性求解,得到变形和应力的分布规律,最后给出节点和支撑构件的施工方法,本文的研究既能为完善空间结构提供理论支撑,同时又可为类似工程设计和施工提供借鉴。     

索膜结构找形分析的ANSYS实现

本文介绍了膜结构体系的分类、膜结构设计的内容和分析方法等 ,并应用ANSYS有限元软件对上海郁厅峰住宅小区膜结构建筑进行了找形分析 ,研究了使用ANSYS进行索膜结构找形及应力分析的方法 ,并提出了找形分析中一些重要问题的解决方案。     

控制网格变形的膜结构找形新方法

膜结构找形过程中曲率较大处的网格容易聚集,而曲率较小处的却稀疏,将直接影响到荷载分析和裁减分析的精度。第一次找形时采用变化的小弹性模量,第二次找形时再赋予膜材真实的弹性模量,成功地控制了网格的变形。并通过算例证明了这一思路的正确性。     

基于索滑移模型的空间索膜结构设计分析

针对空间索膜结构实际应用中会存在索相对薄膜滑移的问题，提出了一种考虑索滑移的索膜组合结构分析模型。利用能量变分原理推导了局部坐标系下空间索单元和膜单元非线性有限元方程，将索和膜单元方程公共项合并得到整体坐标系下索膜组合结构非线性有限元方程。然后将薄膜对索单元节点的拉力分解到垂直于节点相邻两索单元的方向上。根据相邻两索单元张力与摩擦力之间的不等式关系建立了索滑移模型，给出了考虑索滑移的索膜结构非线性有限元方程迭代求解方法。最后将索滑移模型应用到空间索膜结构设计分析中，分析结果表明，索膜间摩擦力的存在会导致索张力不均匀，但在一定程度上可以提高薄膜抵抗外载荷的能力，索膜结构在载荷分析过程中需要考虑摩擦滑移对索膜结构的影响。     

斜拉索分析统一理论及其应用

通过对现有各种斜拉索分析理论进行分析,基于悬链线索单元理论,将斜拉桥单索问题分成两类,提出了斜拉索分析的统一理论。该理论可以精确、统一地求解斜拉桥计算中几乎所有的单索静力问题,可方便地将悬链线索单元引入斜拉桥施工阶段和使用阶段的分析中。根据悬链线索单元理论和等效弹模法,对比分析了不同长度、不同应力水平的斜拉索的各种特性。计算结果表明:水平长度超过400 m的斜拉索的非线性将急剧增大,采用等效模量法模拟斜拉索将引起较大的误差;有些误差即使增加计算的荷载步个数也无法减小。超大跨度斜拉桥施工阶段分析中建议采用高精度的悬链线索单元模拟斜拉索。     

基于高温下拉索力学性能的大跨度张弦梁结构抗火性能数值分析

基于高温下预应力拉索力学性能试验结果的分析,回归出可用于理论分析和数值计算的预应力拉索高温力学性能模型;基于实用大空间火灾空气升温模型和钢结构材料升温的真实时间历程,采用考虑时间积分效应的非线性有限元数值分析法,建立用于张弦梁结构抗火分析的数值模型。通过对大跨度张弦梁结构的抗火实例分析,研究结构的温度场分布、位移和应力特征。分析结果表明:在火灾作用下,张弦梁结构具有较好的空间协同工作性能;结构的抗火薄弱区域位于边榀附近,结构的变形呈现不对称特征;火灾下引起张弦梁结构产生较大变形的主要原因是钢材升温膨胀以及结构刚度和强度的降低;在文内设定的大空间火灾荷载作用下,该张弦梁结构是安全的。     

基于初始基准态的FAST反射面索网结构性能优化分析研究

500m口径射电望远镜FAST反射面索网结构,由短程线型面索网和下拉索构成,采用高强度预应力钢绞线束索,主动变位工作是其最大特点。索网优化设计采用容许应力法,基于索网为形控结构,提出标准球面基准态优化分析方法：根据主动变位工作基本要求和主动变位引起的面索应变变化幅值一定,首先确定下拉索初张力值和面索初应力上、下限值,通过找力分析确定面索初张力后,以初应力接近上限为原则确定面索截面规格。分析若干关键因素对索网结构性能的影响,结果表明：为避免工作态出现过低下拉索力,在面索弹性模量和容许应力一定的条件下,只能通过维持面索初应力水平,增大面索截面积来提高下拉索和面索初张力;周圈钢桁架宜采用滑动支座和较低刚度,并可采取周圈钢桁架沿径向预偏安装、边缘下拉索张拉固定后不参与主动变位的措施;钢索安全系数从2.5调低至2.0,可提高容许应力和面索初应力上限、减少材料和改善内力状况。另外,通过对比碳纤维索和钢索的力学特性,高强、低弹模、轻质量、抗疲劳的碳纤维索适合FAST索网结构。     

岩体完整性指数与弹性模量之间的关系研究

 岩体弹性模量值与其完整性指数之间有密切关系,通过其完整性的研究可以间接推断弹性模量值。引入钻孔摄像及相关分析方法获取岩体完整性指数,采用损伤力学原理分析该参数与岩体弹性模量的关系。结果表明,在岩块弹性模量近似不变的情况下,两者之间应具有正线性相关关系,现场试验结果验证了该结论的正确性。另外,对岩体完整性指数和岩石质量指标与岩体弹性模量之间的相关性进行对比结果表明,岩体完整性指数与弹性模量的相关性更好。     

Estimation of the modulus of elasticity of slag concrete by using composite material models

In recent times, many researchers are attempting to predict the elastic properties of concrete by using previous work or composite models. In this study, it is aimed to apply composite material models to estimate the modulus of elasticity of slag concrete. The compressive strengths of wet cured slag concrete with different slag content and water to cement (w/c) ratios, are used in the calculation of the modulus of elasticity by using methods developed by previous works. The previous work model estimations are firstly assumed as the reference values of modulus of elasticity of slag concrete. Then, modulus of elasticity is also estimated by using composite models and compared to the reference modulus of elasticity. It is observed that composite models can also be employed to estimate the modulus of elasticity for slag concrete, using the assumptions of the moduli of elasticity cement and aggregate phases given in this study, where only the compressive strengths are determined by experimental tests.     

An approach based on the catenary equation to deal with static analysis of three dimensional cable structures

In this paper a novel method to solve three dimensional cable structures based on the catenary equation is proposed. The method is a generalization of a previous engineering application to compute the initial equilibrium of railway overheads. The major contributions of this paper are: the extension of the previous engineering application to simulate arbitrary three dimensional cable structures; cable elasticity is incorporated into the formulation; and due to the fact that the method relies on the analytical catenary equations, high numerical efficiency is exhibited. In order to show the validity of the method, comparisons with several well reported cable structure problems are presented. The agreement between the proposed method and published results is excellent.     

肋环型索穹顶初始预应力分布的快速计算法

肋环型索穹顶是美国工程师Geigcr根据Fuller的张拉整体结构思想开发的一种新型预张力结构，并最早应用在汉城奥运会的体操馆和击剑馆。考虑到该结构是一种轴对称结构，本文提出了确定初始预应力分布的快速计算法．该法从平面径向桁架节点平衡关系入手，推导了不设和设有内拉环的肋环型索穹顶预应力杆内力一般性的计算公式。对特定参数的索穹顶结构还给出了内力计算用表。通过本文提供的分析方法、计算公式和内力计算用表，可方便快速地确定肋环型索穹顶结构的初始预应力分布，为该类结构的进一步设计和力学性能分析提供基础。     

斜横梁索梁锚固的斜拉桥主梁剪力滞分析

采用通用有限元ANSYS软件,研究某单塔单索面、斜横梁索梁锚固的斜拉桥主梁剪力滞效应,分别计算了箱梁顶板和底板的剪力滞系数,分析了斜拉索索力对主梁剪力滞的影响,计算结果可为同类型桥梁设计提供参考.     

基于Ansys二次开发的网架结构优化设计

通用有限元软件Ansys具有强大的结构分析能力,但由于没有内嵌中国的设计规范,因此其分析结果一般不能直接作为设计结果来使用.本文将设计规范和常用的杆件类型通过APDL二次开发技术内嵌入Ansys中,并在其中进行优化分析计算,实现了在Ansys中一次性完成网架结构的分析与优化设计工作.