某弦支穹顶结构预应力索施工模拟与分析

以济宁市综合体育馆弦支穹顶结构为实例,采用施工反分析方法对预应力张拉过程进行有限元模拟分析,对比分析了不同张拉位置、张拉顺序和张拉分级时结构控制节点的竖向位移和屋盖上部杆件最大应力比变化,得出了不同张拉方案对弦支穹顶结构的影响结果,提出了弦支穹顶预应力施加方法的建议。     

济宁体育馆张弦屋盖施工张拉模拟分析与监测

济宁体育馆根据各区域的功能不同分别采用弦支穹顶和张弦梁结构。弦支穹顶平面为矩形,施工张拉有很大的难度。对弦支穹顶和张弦梁结构分别制定施工张拉方案,两部分独立进行张拉。通过对弦支穹顶和张弦梁的施工张拉模拟,并与设计的初始预应力比较,说明施工张拉方案是可行的。同时对施工过程的监测方法和监测内容进行研究,以对施工工程进行控制。     

弦支穹顶结构施工技术及施工全过程模拟方法

弦支穹顶结构由于拉索的存在,其施工阶段的力学性能与其使用阶段不尽相同,其受力状态可能更为不利。通过系统研究弦支穹顶结构实际工程的施工工艺,提出包括施工顺序、预应力张拉施加方式、临时支撑系统和预应力张拉方式等4个关键施工参数,研究了弦支穹顶结构张拉环索受力机理,并根据此张拉机理和所提关键施工参数建立了有限元分析的时变模型,编制了相应的计算程序。算例分析表明,应用该计算模型和方法,可以对弦支穹顶结构的施工过程进行精确控制,具有较强的适用性。     

弦支穹顶结构研究进展与工程实践

弦支穹顶结构是基于张拉整体概念并综合了单层网壳和索穹顶结构的优点后发展起来的一种预应力大跨度网格结构体系。本文在分析弦支穹顶提出的背景和力学原理的基础上,论述了国内外对弦支穹顶结构形态分析、优化设计、静动力性能、施工控制理论及其试验研究等方面的研究进展,总结了弦支穹顶相关的研究内容和研究结论。结合国内外近20项实际工程的应用,对弦支穹顶的跨度、上部网壳结构形式、下部张拉整体部分的布置、预应力施加方式、撑杆上节点和撑杆下节点等结构特性进行了分析总结,针对目前常用的预应力设计方法、节点构造、预应力张拉方案,提出了供工程应用参考的建议。指出了温度效应研究、考虑索撑节点滑移摩擦的动力反应分析、索力的测试及其补偿技术、超大跨度弦支穹顶设计理论等5项亟待解决的弦支穹顶关键课题。     

重庆市渝北体育馆弦支穹顶结构预应力施工技术研究

渝北体育馆屋盖的结构形式采用弦支穹顶结构,平面形状近似为倒圆角的三角形平面,结构形式新颖,预应力施工难度大.本文详细介绍了该工程的预应力施工技术方案,重点分析了五个方面的关键技术:钢索下料及撑杆偏移确定的方法、施工仿真计算分析、拉索布置及安装、拉索张拉以及施工监测.本工程采用张拉径向拉杆施加预应力,张拉过程中采取分级对称张拉的方法.对施工过程进行了详细的仿真计算分析,并根据实际得到的结构竖向位移、部分钢结构应力监测结果,进一步证明了张拉方案的合理性.本文所提出的预应力施工技术为类似的弦支穹顶结构预应力施工提供借鉴.     

2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶预应力张拉模拟施工过程分析研究

对于大跨度弦支穹顶结构,预应力张拉施工过程实际上是几何体系由机构(准机构)变为可承担设计荷载的结构体系过程。该类结构体系的安全控制有别于常规结构体系,它需要对结构的设计状态即最终使用状态进行控制,同时应研究预应力张拉施工过程中结构的力学性能,并对结构几何成形过程中的安全性进行控制。本文以2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶屋盖为研究对象,应用分步一次加载法和单元生死法两种不同的计算方法对弦支穹顶结构的预应力施工进行全过程模拟计算,分析了在预应力施工过程中结构位移、环索内力和径向拉杆内力变化规律,确认了张拉施工过程的安全性;得出分步一次加载法时结构力学响应大于单元生死法时结构力学响应的结论;证明弦支穹顶整体结构设计采用分步一次加载法是偏安全的。     

第26届大运会篮球馆弦支穹顶屋盖施工全过程模拟分析

深圳坪山体育馆屋顶采用新颖的弦支穹顶结构体系。弦支穹顶是一种刚柔杂交的预应力钢结构体系,实际工程应用较少,施工经验不足,因此针对此结构施工全过程的计算模拟分析显得十分重要。结合工程特点,充分考虑施工实际条件,选定施工方案和施工张拉顺序,对预应力张拉整体结构施工全过程进行有限元模拟计算,分析了预应力张拉过程中结构的变形、内力变化规律,确保了张拉施工过程中结构的安全。     

弦支穹顶结构体系及其结构特性分析

弦支穹顶结构体系是在单层网壳和张拉整体的基础上发展起来的一种新型空间结构。概述了弦支穹顶结构产生的背景和结构原理 ,归纳了弦支穹顶结构体系的研究现状 ,分析了预应力和矢跨比的影响。同时介绍了弦支穹顶在国内外工程实践中的应用 ,并提出了需要深入研究的一些关键课题     

弦支穹顶结构施工过程数值模拟及施工监测

为解决弦支穹顶结构施工控制技术中撑杆下节点处的预应力滑移摩擦损失问题,考虑到滚动摩擦力远小于滑移摩擦力,提出一种含滚轴的滚动式撑杆下节点,并将其应用于某体育馆弦支穹顶结构。为验证滚动式撑杆下节点在降低预应力滑移摩擦损失方面的工作性能以及张拉施工过程中结构的安全性,采用ANSYS中的APDL语言编制了预应力施工数值模拟程序,对预应力张拉施工过程中索力、杆件内力和结构变形进行了全过程分析,同时对体育馆弦支穹顶结构预应力张拉过程进行了施工监测。结果表明：滚动式撑杆下节点的预应力摩擦损失在5%左右,是传统撑杆下节点预应力摩擦损失的50%;预应力张拉过程中,杆件轴向应力低于50 MPa,施工方案安全可行;施工监测数据验证了施工摩擦滑移数值模拟程序的可行性。     

弦支穹顶体系及其结构动力特性分析

弦支穹顶姑构体系是在索杆张力体系和单层网壳基础上发展起来的一种新型复合空间姑构。本文概述了弦支穹顶结构产生的背景和结构原理,采用ANsYS程序进行了姑构的模态分析和地震响应分析,得到了弦支穹顶结构体系的动力性能姑果,并将弦支穹顶结构不施加预应力的情况和预应力作用下结构的动力特性进行了对比分析．     

大跨度索穹顶新型索撑节点模型试验及性能分析

索穹顶结构的刚度是由索系预应力实现的,预应力损失对结构的安全性具有重要影响,而环索与撑杆相连的索撑节点设计与施工是保证环索实现预应力有效传递的关键技术。以内蒙古伊旗全民健身体育中心大跨度索穹顶结构工程为背景,研发了引入滑动轴承的新型索撑节点,从本质上改变了节点的受力特性,从而减小摩擦损失。通过分析索撑节点的几何构造,对预应力摩擦损失的计算方法进行研究。采用ANSYS对环索和索撑节点进行带摩擦的非线性接触有限元分析,通过模型试验监测数据反算预应力损失,将设计计算结果与实测数据分析结果进行对比。根据研究结果对索穹顶的索撑节点提出如下建议:索撑节点的加工制作应采用精密加工,确保节点几何尺寸严格满足设计要求;在保证加工制作精度和施工质量的情况下,索撑节点预应力损失设计取值为3%~4%。     

Pretension process analysis of prestressed space grid structures

Prestressed space grid structures have been widely applied in long span structures for many years. The key problem of such structures is how to control the prestressing force during the pretensioning process. An initial internal force (IIF) method for pretension process analysis of prestressed space grid structures is proposed in this paper. With this method, the control force of a prestressed member can be calculated. By pretensioning members to the control value, the final force of prestressed members, which is generally designed before pretension, will be obtained successfully. Furthermore, the internal force of unprestressed members and the nodal displacements can be obtained easily when the structure is pretensioned by different schemes, such as one member is assembled and pretensioned, several members are assembled and pretensioned synchronously, or members are pretensioned step by step. During the computation, the global stiffness matrix of the structure is assembled once and can be employed directly or with some local modifications under different pretension conditions. The computational rate is thus greatly improved. The numerical results show that the proposed method is correct, reliable and effective and can be applied to linear analysis of prestressed structures.     

预应力混凝土梁动力性能数值分析

为了解预应力混凝土PSC）梁在不同预应力下的自振频率和振型的变化，采用Clough提出的轴力作用下混凝土梁的模型对PSC梁的频率进行了有限元分析，结果是随着预应力的增加，频率呈下降趋势，振型不随预应力的变化而改变。为验证有限元分析的准确性，同时进行了1根无粘结预应力梁的动力试验。试验结果表明：预应力梁的固有频率随着预应力的增加而增加，显然轴压模型不适于PSC梁的频率分析，通过分析影响频率变化的主要因素，并依据试验结果对PSC梁的动力有限元模型进行了修正。计算结果表明：该修正方法计算出梁的一阶频率的误差较小，2阶频率的误差稍大，但也可以反映频率随预应力改变的变化趋势。     

超限大悬挑正高斯曲率平面管桁架斜交预应力空间网格结构试验研究

对一个超限大悬挑正高斯曲率平面管桁架斜交预应力空间网格结构进行了理论分析和试验验证,内容主要集中在静力方面。试验测试结果与有限元法理论分析结果符合较好,说明理论分析采用的有限元方法的可行性和准确性,也进一步证实了理论分析中所得出的预应力的正、负效应。通过模型试验,对这种新型预应力空间结构的力学性能有了更深入的认识。     

管桁架—索网混合结构的找形分析

给出钢管桁架和空间索网混合结构的找形分析、模型试验和现场检验结果。首先,采用力密度与有限元相结合的方法对混合结构进行找形分析。其次,对缩尺模型进行测试,以评估锚索系统的不同预应力水平。最后,给出监测不同锚索真实力水平的现场检验结果,并将检验结果和设计值进行对比。研究结果表明,该方法能够成功进行混合结构建筑物设计。     

索承网壳结构成形模型试验研究

对目前在国内外引起广泛关注的大跨度空间索承网壳结构进行了成形即预应力张拉阶段的试验研究。介绍了索承网壳结构的连接方式、施工方法、张拉过程及其数值模拟计算,并按模拟计算工序和参数建立了索承网壳试验模型。实施操作与测试结果证明了逐环拼装张拉成形的施工方法和施工张拉顺序的可行性。与试验结果的比较表明,用循环前进分析方法进行施工全过程仿真分析是适用的,对正确建立索承网壳结构的设计理论及工程应用具有指导意义。     

金沙遗址采光屋顶预应力悬索结构设计与施工

金沙遗址采光屋顶采用预应力悬索结构,结构形式新颖。基于ANSYS 10.0对该结构进行了结构设计及找形分析,确定了悬索结构的结构选型和构件截面及要施加的预应力值。在此基础上,对结构施工阶段和正常使用阶段的全过程受力性能进行了研究分析,并结合现场实测结果,分析了预应力张拉完成及玻璃安装完成后两种状态下的钢索索力差异,并提出了此类结构的设计方法和施工方法,可供类似工程参考。     

2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶预应力大跨度钢结构设计研究

2008奥运会羽毛球馆屋盖钢结构采用弦支穹顶结构体系,由上弦单层网壳、下弦环索与径向拉杆、竖向撑杆组成。在设计中建立屋盖钢结构和下部看台结构整体有限元计算模型进行结构分析。在综合考虑工程的重要性、结构几何力学特点、预应力损失、施工缺陷等多种因素的基础上,对恒荷载、活荷载、雪荷载、风荷载、温度作用、地震作用等工况进行组合,分别进行结构施工阶段及结构使用阶段的内力、变形和体系稳定分析。在大量计算和分析基础上,对结构几何体系和构件进行了优化设计。在设计中运用单元逐次激活技术,模拟预应力张拉施工过程,并考虑施工临时脚手架刚度的影响进行施工模拟分析。对于索撑节点采用三维实体有限元分析方法,运用接触分析技术,计算索撑节点预应力摩擦损失,并结合施工监测,确定预应力损失值;采用非线性弹簧系统,模拟索撑节点预应力损失并研究了其对整体结构的影响。     

预应力钢-混凝土组合连续梁桥预加力效应有限元分析

本文以福州市某钢-混凝土组合连续梁桥为对象,应用ANSYS有限元软件建立空间模型,将有限元值与实桥静载试验值进行比较,从而验证了有限元模型的合理性,提出了考虑预加力效应的截面尺寸优化方案,并在此基础上分析了预加力对结构受力性能的影响。分析结果表明,考虑预加力对截面尺寸优化效应的方案在技术上可行,预加力技术的应用有效地改善了结构的受力性能,且经济效益较显著,可为类似工程的设计与研究提供借鉴。