CFRP索弦支穹顶结构的受力性能研究

将弦支穹顶结构中的钢索替换为更加轻质高强的CFRP索,形成CFRP索弦支穹顶结构。基于北京奥林匹克羽毛球馆中的弦支穹顶结构,分别对钢索弦支穹顶结构和CFRP索弦支穹顶结构进行了静力非线性分析和整体稳定性能分析。结果表明:将弦支穹顶结构中的钢索替换为CFRP索对结构在竖向荷载作用下的设计结果和整体稳定性能影响不大;温度作用下,CFRP索弦支穹顶结构与传统钢索弦支穹顶结构的索内力变化趋势相反,温度作用对钢索弦支穹顶中网壳结构的影响集中在外围边缘区域,而对CFRP索弦支穹顶中的大部分杆件受力均有较显著的影响。     

凯威特型弦支穹顶结构的静力特性分析

应用有限元软件Sap2000对某40m跨度弦支穹顶结构的静力性能进行了研究,并将其与同跨度单层球面网壳相比较,初步了解了弦支穹顶的静力特性,指出选取合理的预应力值可以很好地改善结构的静力性能,但预应力并不是越大越好。     

联方—凯威特型弦支穹顶结构静力特性分析

应用ANSYS对联方—凯威特型弦支穹顶结构进行了静力性能分析,并与同跨度的单层网壳结构的静力性能比较,初步了解这种形式弦支穹顶结构的静力特性,指出预应力的施加使杆件受力更加均匀化。     

弦支穹顶的静力性能分析

介绍了弦支穹顶结构体系的构成．对弦支穹顶模型进行了线性和非线性有限元静力分析，得出了有益的结论：研究了节点刚度、改变弦支穹顶的矢高及环索预拉力对结构性能的影响。研究表明弦支穹顶综合了单层球面网壳和张拉系统的优点，能更有效、更经济地跨越较大的跨度。     

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     

混合型穹顶网壳结构的静力特性分析

混合型网壳结构是一种新型的空间结构形式。文章以穹顶网壳与钢筋混凝土带肋薄壳组成的混合型穹顶网壳为例,通过有限元程序分析了混合型穹顶网壳结构的位移和内力分布规律,对于促进该结构设计应用的深入研究具有参考价值。     

K6型弦支穹顶结构的静力性能分析

选用40,50,60和80m跨度的K6型弦支穹顶结构,利用大型有限元分析软件ANSYS,对结构的受力性能及结构参数如矢跨比、撑杆高度、环索布置方式、初始预应力大小等对其的影响进行了分析。研究结果表明,在上层网壳杆件压力满足要求的前提下,矢跨比宜为1/8~1/6,撑杆高度为2.5~3.0m,采用四环索布置且索的预拉力宜在200~300MPa之间。可对弦支穹顶结构静力性能分析以及更多的工程设计实践提供参考。     

三维弦支穹顶结构体育馆静力、动力性能分析

以建筑结构抗震为主要思路,以天津市某大型三维弦支穹顶体育场结构为研究对象,采用有限元理论,研究三维网壳结构-弦支穹顶结构进行静力与动力分析。研究结果表明,温度荷载作用对弦支穹顶结构的静力影响比较显著;结构低阶振型以水平振动为主,高阶以穹顶竖向振动为主;在一维地震作用下节点加速度都相对较小,表明结构刚度较大,结构整体稳定性较好;在不同地震动输入下,靠近顶部弦杆控制点位移最大,顶部弦杆控制点位移变化最小。     

联方-凯威特型弦支穹顶静力特性参数分析

应用ANSYS对新型的联方-凯威特复合型弦支穹顶结构进行静力性能参数分析,初步了解对这种形式弦支穹顶结构静力特性有影响的设计因素,可对联方一凯威特型弦支穹顶结构工程设计实践提供指导。     

C型张拉整体索穹顶结构静力特性分析

本文针对普通张拉整体结构存在的缺陷 ,提出了一种新型的结构———C型张拉整体结构 ,同时给出了C型张拉整体结构的几种结构形式。通过实例定量分析比较了这种结构与普通张拉整体结构在内力、节点位移等力学特性方面的区别 ,验证了其优点。     

CFRP拉索斜拉桥的静力特性分析

采用CFRP斜拉索将是解决钢拉索的疲劳、腐蚀问题的根本途径,是提高斜拉桥跨越能力的途径之一.在阐述斜拉桥几何非线性的各影响因素的基础上,通过具体算例分析了CFRP拉索斜拉桥的非线性各因素的影响量,并与钢拉索斜拉桥进行对比.鉴于CFRP的线膨胀系数远小于钢材或混凝土的线膨胀系数,计算了四种不同结构体系的CFRP拉索斜拉桥和钢拉索斜拉桥在温度荷载下的静力反应,并进行了对比.     

CFRP拉索斜拉桥的静力特性分析

采用CFRP斜拉索将是解决钢拉索的疲劳、腐蚀问题的根本途径,是提高斜拉桥跨越能力的途径之一.在阐述斜拉桥几何非线性的各影响因素的基础上,通过具体算例分析了CFRP拉索斜拉桥的非线性各因素的影响量,并与钢拉索斜拉桥进行对比.鉴于CFRP的线膨胀系数远小于钢材或混凝土的线膨胀系数,计算了四种不同结构体系的CFRP拉索斜拉桥和钢拉索斜拉桥在温度荷载下的静力反应,并进行了对比.     

CFRP索预应力斜拉桥徐变分析

为了对CFRP索斜拉桥时效影响之一的徐变特性进行分析,首先考虑了CFRP索几何非线性,采用Burgers四元件模型和Norton理论,介绍了CFRP索蠕变分析理论;其次采用龄期调整有效模量法,推导了由徐变引起的单元杆端力与位移、时间之间的关系式,介绍了混凝土徐变分析理论。通过实测值与计算值的比较,对施工过程和使用阶段主梁应力和变位、索力进行了分析,进而分析了徐变对主梁和索力的影响,结果表明,主梁应力和变位的测试值与计算值吻合较好,施工过程良好,该桥运行情况较好,徐变对索力以及中跨影响较大。CFRP索蠕变变形不明显。同时,还利用ANSYS软件对该桥进行徐变分析,得出了徐变曲线,为徐变分析提供科学依据。     

CFRP拉索试验桥锚具的有限元分析

以国内首座CFRP索斜拉桥上使用并获得国家专利的直筒加内锥式锚具为研究对象,选取CFRP筋所受径向挤压应力作为主要研究参数,对其进行影响因素的分析,并提出相应的优化方案。研究表明:采用优化方案后,锚具的挤压应力在锚固长度范围内有所减少且分布更趋于均匀,锚固能力较原锚具也有所提高,说明优化方案是可行的。     

土-结构相互作用下弦支穹顶结构动力性能分析

目前对弦支穹顶结构抗震计算一般基于刚性地基假定,但由于基础周围土体并非刚性,在地震作用下会产生变形。为研究弦支穹顶结构在地震作用下考虑土结构相互作用动力响应,建立跨度为92 m的弦支穹顶结构土-结构相互作用有限元模型。基于修正S-R(Sway-Rocking)方法的土体简化模型,分析土-结构相互作用下弦支穹顶结构的自振特性及地震响应特征。研究表明:考虑土-结构相互作用后,弦支穹顶结构的自振频率明显减小;在地震作用下,弦支穹顶上部网壳结构的杆件最大压应力和节点最大位移明显增大,而撑杆最大压应力和斜拉杆及环索的最大拉应力均有所减小。     

长短腿猫头直线塔的自振特性及静力分析

采用ANSYS和MATLAB软件,对长短腿猫头直线塔与等长腿猫头直线塔在大风工况下的静力和自振特性进行分析。自振特性分析表明：长短腿铁塔的塔腿高差对结构纵向和横向的前几阶振型影响很大。静力计算结果表明：背风面长腿塔柱轴力随塔腿高差的增大而减少,背风面短腿塔柱轴力随塔腿高差的增大而增大;纵向总位移随着塔腿高差的增大而减小,横向位移则相反;底部第一、第二横隔面斜杆对长短腿产生的支座高差非常敏感。     

抗风索张弦梁的静力性能分析

针对普通张弦梁抗风性能的不足,提出一种新型张弦梁结构——抗风索张弦梁,并对抗风索撑杆高度对抗风索张弦梁静力性能的影响进行讨论。     

碳纤维加固钢筋混凝土框架厂房及抗震分析

通过对锦西化工厂氯化苯车间厂房4层框架结构进行的结构验算分析表明,该厂房若继续使用,则除楼板外其余部分必须进行加固处理。为此,提出了框架梁柱加固的具体方案,并对其中跨度最大的1跨梁进行了有限元模拟。结果表明,采用CFRP加固后,梁可有效提高其抗弯承载力,减小梁底部钢筋受拉应力。同时,对厂房整体框架结构的抗震性能进行了有限元仿真模拟分析,结果表明,经CFRP加固处理后可明显提高结构的抗侧刚度,从而减小其地震响应,达到抗震规范中的要求。     

弦支穹顶结构体系的应用

弦支穹顶结构体系是在单层网壳和索穹顶的基础上发展起来的一种新型复合空间结构,能够发挥单层球面网壳与索穹顶结构两者的优点,弥补两者的不足。目前已有的研究局限于设计理论,少量的工程实践也是试验性的小跨径工程。因此,对大跨度弦支穹顶结构体系及其工程施工技术进行一体化研究具有重要的现实意义。概述了弦支穹顶结构体系产生的背景、定义、特点及工作机理,归纳了预应力索撑体系设置原则。简要介绍了国内外首个大型双层椭圆弦支穹顶——武汉体育中心二期工程体育馆的设计和施工工艺,该工程采用的非常规的安装方法和首次在大跨度弦支穹顶结构体系中通过撑杆调节法来施加预应力,并取得成功,为类似新型空间结构的研究与应用提供了有益的参考。     

茌平体育馆弦支穹顶叠合拱复合结构抗火性能分析

随着空间结构火灾事故的逐年上升,社会对空间结构的抗火性能日益关注。结合山东茌平体育馆工程,考虑火灾升温-降温全过程温度变化,对弦支穹顶叠合拱复合结构进行火灾响应分析,获得火灾全过程中结构的变形、内力分布变化、支座反力变化等结构响应。研究表明:火灾作用下,结构的显著变形主要集中在上层网壳的外围和靠近火源的杆件,拉索的预应力损失较严重,部分杆件退出工作,支座附近的杆件发生应力集中,结构在较大的受力范围内表现为线弹性特征;受火冷却后,结构仍具有较高的承载力。