点支式玻璃建筑单层索网体系的动力特性分析

点支玻璃建筑单层索网体系是一种几何非线性较强的柔性张拉结构,其刚度受索中预应力影响较大。目前专门针对该结构动力特性方面的研究尚不多见。阐述了索网这种柔性预应力结构动力特性分析的特点,编写了相应的有限元程序,对索网自振特性的重要影响因素即几何非线性和预应力进行了研究,表明忽略几何非线性会使结构计算结果产生极大偏羞。索网的自振频率与预应力呈非线性关系,几何非线性和预应力对索网的自振特性的影响具有协同性。     

索网结构非线性地震反应分析实用方法

采用现有方法分析索网结构非线性动力反应时,仅能对矩形平面索网结构建立等效单自由度(ESDF)模型,地震作用下,此类结构的响应只能采用时程法进行计算。基于结构整体刚度参数的概念,结合模态推覆分析方法,建立了任意形状索网结构的非线性ESDF模型,该模型刚度特性与Duffing系统相同。采用能量平衡法,导出了索网结构非线性ESDF体系的等效线性刚度ke与位移反应d的关系;结合ESDF体系的等效质量,将加速度-周期(a-T)格式的设计反应谱变换为刚度-位移(k-d)格式;与ke-d关系式联立求解得出ESDF体系的非线性地震反应。该方法在线性设计反应谱的基础上,合理考虑了索网结构的非线性刚化效应。数值算例表明,相对于线性振型叠加反应谱法,该方法具有更好的适用性。     

索-拱组合结构中斜拉索的非线性参数振动

索-拱组合结构是大跨度拱桥施工过程中非常重要的临时结构。对大跨度拱桥施工过程中普遍存在的索-拱组合结构建立了非线性力学模型,考虑由于索的初始垂度、大位移而引起的几何非线性因素的影响,推导索-拱组合结构的非线性运动方程,对索-拱组合结构的边界条件与连接条件进行了简化,拱在连接处的边界条件被简化为用索的抗拉刚度表示的径向弹性支撑,拱在连接处的运动作为对索的周期性激励,建立索的非线性参数振动方程,运用多尺度摄动方法,对拉索可能发生的参数共振和亚谐波共振进行了理论研究和数值分析,确定了索-拱组合结构中拉索参数共振和亚谐波共振的影响因素及发生条件。研究结果表明,在拱的低阶局部振动频率处于一定区域时,拱的小幅振动能够激发拉索的大幅度运动,影响大跨度拱桥施工过程中索-拱组合结构的稳定性和安全性,对于一个给定阻尼和频率比的系统,足够小的激励幅值能够有效避免系统发生参数共振。     

Evaluation of shear design provisions for shear-critical concrete beams

This paper presents a nonlinear static analysis of a dual-track, multi-span continuous cable system for cable cars and ski lifts. The end supports are assumed to be frictionless bull wheels and the intermediate supports are assumed to be frictionless pulley supports. As geometrical and contact nonlinearities are involved, a nonlinear finite element solver ABAQUS is adopted for the static analysis of the cable system. The interfaces between cables and frictionless supports are modelled by frictionless interaction in normal direction and “hard contact” that allows for separation after contact in the tangential direction. Load cases due to different arrangements of cable cars are considered in the nonlinear analysis of the cable system. The proposed method for analysis used herein should be useful for solving various engineering problems involving cables undergoing large geometrical deformation and contact nonlinearity.     

斜拉网壳结构的构件分析和非线性动力计算

斜拉网壳结构是空间网壳结构与柔性拉索族系的有机结合。文中导出了空间杆单元几何非线性刚度矩阵,阐明了斜拉索的非线性特性和塔柱计算,给出了结构非线性动力响应计算策略并做数值分析。计算表明,该类结构频谱密集,且自振频率明显高于对应的网壳结构;反应谱法与时程分析法的计算结果差别较大,因此对大跨度（斜拉）网壳结构须用后者验算。     

索网的普遍变分原理及其应用

本文首先采用了广义内力和广义形变的观念建立了一般化变分原理。其次采用了三角形单元,作出了索网的有限单元法构式,推导了刚度矩阵及荷载矩阵的表示式以及非线性问题的迭代过程。在附录中列出边缘构件曲梁的刚度矩阵的形式。将素网的刚度矩阵和曲梁的刚度矩阵结合起来可以考虑它们之间的相互作用。并用本文方法计算了振动问题。从例题中可以看出无论在静力计算或动力计算中考虑边缘构件的共同作用与不考虑共同作用其计算结果将有显著不同,这说明了考虑共同作用的重要性。     

桥梁缆索系统的腐蚀与防护

大跨度桥梁的缆索系统是悬索桥、斜拉桥和拱吊桥的主要承重结构。由于处在跨越江河湖海和承力的环境下,承受动载和静载,长期暴露在风雨、潮湿和污染空气的环境中,既有应力腐蚀、疲劳腐蚀,又有金属腐蚀,索体和锚具结构件都容易遭受腐蚀破坏,为了保证桥梁和缆索结构的安全,必须对缆索进行防腐保护。结合工程实践,讨论缆索实用防腐蚀保护系统,分析和探讨新的长效缆索防腐蚀保护技术及其应用。     

天津永和桥地震反应的非线性效应分析

本文介绍了目前斜拉桥非线性地震反应的研究现状,利用MSC/NASTRAN的非线性分析计算方法对天津永和斜拉桥结构的几何大变形非线性影响、抗震支座(拉索、挡块)的非线性影响、拉索预张拉影响以及重力-水平位移相互作用的非线性影响进行了数值分析和讨论.     

某椭圆抛物面辐射式张弦梁结构的非线性屈曲及施工仿真分析

以一31.1m×24.1m跨度的椭圆抛物面辐射式张弦梁结构为分析对象,考虑几何非线性、初始几何缺陷、材料弹塑性及活载的半跨布置,对其非线性屈曲性能进行研究。采用分批分阶段的拉索张拉施工方案,通过对张拉全过程的仿真分析,得到直接指导施工的各组拉索张拉力。研究表明:初始几何缺陷按最低阶屈曲模态分布时,稳定承载力系数并非最小;荷载不对称分布对结构的稳定性更为不利;材料非线性对结构稳定性影响较大;初始几何缺陷取短轴跨度的1/500较为适宜;各组拉索的实际施工张拉力与目标索力差别较小,张拉过程中,群索之间索力的相互影响不大。     

巨型钢框架—索支撑结构中索突然失效的响应

针对巨型钢框架—预应力索支撑结构中拉索突然失效的响应过程这一传统有限元法难以解决的强非线性问题,采用自编向量式有限元程序模拟了典型巨型钢框架—预应力索支撑结构中索从静止到突然断裂的全部动态过程,并与有限元软件ANSYS计算的结果比较,结果表明,断索后结构水平位移主要因侧向刚度突变产生,索卸载冲击的动效应对位移影响不明显,但对内力影响很大,个别构件动内力可达静止后的近两倍。结构内力重分布情况随断索位置不同有很大差别,设计时应考虑不同的预应力荷载组合。     

内外组合张弦网壳结构基于向量式有限元的断索分析(英文)

对乐清市新体育馆采取的一种新型内外组合张弦网壳结构进行了断索分析.利用自编向量式有限元(VFIFE)程序模拟分析不同位置径向索相继断裂后该结构的内力重分布及节点变位情况,并和ANSYS生死单元法的计算结果进行比较.荷载态静力分析结果检验了向量式有限元程序在进行静力计算的正确性,而断索过程的模拟更展现了该方法在处理结构非线性动力问题的优越性.分析结果表明,内外组合张弦网壳结构在个别径向索发生断裂的情况下尽管稳定性能有所降低,依然能够继续承载,具有较好的抵抗连续破坏的能力.然而在动力效应的影响下,结构响应有一定程度的放大,断索附近的网壳相对容易出现局部失稳.本文工作为该结构的维护检修、拉索更换以及预应力空间结构的抗倒塌设计提供了参考.     

列车荷载作用下铁路斜拉桥索-梁相关振动研究

为了研究大跨度铁路斜拉桥的索-梁相关振动,基于拉索非线性振动理论,开发了有限元索动力单元,该单元在静力计算中为普通直杆单元,动力特性计算中可以计算拉索局部自振频率,动力时程计算中可以计算拉索非线性振动与整体结构振动的相互作用;编制了计算程序,建立了大跨度铁路斜拉桥有限元模型,同时使用索动力单元模拟斜拉索,最后研究了列车通过斜拉桥时梁、塔的带动下拉索发生索-梁相关振动的特性。结果表明:对于大跨度铁路斜拉桥,列车在设计速度范围内通过桥梁时索-梁相关振动不会导致拉索产生大幅振动。     

拉索对索-桁穹顶结构的敏感性影响分析

索-桁穹顶结构中拉索的施工是该种结构的难点和关键点.在实际施工中,拉索的初始预应力值往往难以与设计值完全一致,因此,研究拉索对索-桁穹顶结构的敏感性,指出具体拉索是否具有敏感性,对设计与施工均有指导意义.本文采用正交设计分析法,对索-桁穹顶结构中的拉索按L8建立正交表,分别研究了拉索对该种结构的静力、动力及稳定性的敏感程度.结果表明,外环索对结构的性能甚为敏感,内环索对结构的动应力较为敏感,而斜索对结构的稳定性十分敏感.     

重屋盖走廊点支式玻璃建筑柔性支承结构的地震反应分析

近年来随着点支式玻璃帷幕结构的广泛应用,各种新型的支承结构孕育而生,但对于结构性能的研究往往滞后于实际工程,开展新型结构的研究显得尤为重要。某重屋盖柔性支承结构点支式玻璃走廊即为将刚性梁和柔性索(包括揽风索、悬索和立面的竖索)相结合的一种新型结构形式,本文通过对该工程实例的分析计算,得出了结构的自振特性,并采用振型反应谱分析法研究了某些索内预应力的变化对结构变形和其它索内力的影响,计算结构表明,拿掉揽风索会导致屋盖平面外刚度减小,结构第二振型改变也较大。揽风索预应力的变化对结构自振特性、自身及悬索内力的影响并不显著,但对结构刚度和竖索内力的影响相对较大。而竖索预应力变化对其它索内力、结构高频自振性能及最大位移影响较大。本文结果可以为今后类似结构的研究提供参考。     

科隆Esch基金办事处的绿色立面

Carl Stahl，作为国际钢索生产商和升降梯技术开发的先驱．花费了十年的时间发展并建造了创新的、适用于建筑施工的不锈钢绳索和网格结构。X-TEND和I-SYS，是由工程师Suessen开发成功的结构系统，同时也是适合植物生长的理想框架体系。     

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。     

整体张拉式钢索膜结构抗连续倒塌分析

以整体张拉式钢索膜结构为对象,考虑材料非线性与几何非线性,建立了相应的有限元分析模型。通过敏感性分析确定了钢结构系统与索系统的关键构件。采用考虑初始状态的等效瞬时加载法对该钢索膜结构体系进行结构抗连续倒塌能力分析。结果表明:对于索系统,两侧的背索是维持结构整体性能的关键构件;由于存在备用荷载路径,中间部位的索失效后,整体结构变形较小;钢结构系统中由于下部支承结构冗余度较高,无论单根桁架柱、斜撑柱或1对斜撑柱失效后结构响应均变化不大;桁架梁的跨中下弦杆与桅杆失效后会引发结构响应较大变化,可确定其为关键构件;中间榀桁架梁跨中下弦杆与下悬索的失效不会导致结构发生连续倒塌;两侧索结构由于缺乏备用荷载路径,背索与桅杆失效会导致结构局部破坏。     

体外预应力连续梁受弯性能的非线性分析

本文通过试验分析了体外预应力梁在整个加载过程中的反应。如；预应力筋材料的非线性本构关系，体外预应力筋偏心距的变化，在转向块处预应力筋受摩擦的影响等。同时利用条带法编制了有限元非线性分析程序ＥＰＲＣＳ，在单元刚度矩阵中，考虑了材料非线与几何非线性，轴力二次矩等。     

新广州站内凹式索拱结构索夹节点抗滑性能分析

新广州站主站房主要采用内凹式索拱结构,由于与撑杆连接处拉索两侧的不平衡索力较大,索夹节点的抗滑性能影响了索拱结构的承载力。利用ABAQUS有限元软件对索夹节点进行非线性抗滑性能分析,并与索夹节点足尺模型的抗滑性能试验实测结果进行比较,分析材料非线性、索与索夹间的接触特性、螺栓预紧力等对索夹节点抗滑性能的影响,进而采用虚拟温度法分析了施拧顺序、索横截面收缩对螺栓预紧力的影响。分析结果表明：有限元计算与试验实测结果吻合良好;新广州站内凹式索拱结构索夹节点具有较好的抗滑性能,在设计荷载作用下,节点安全可靠;索夹节点抗滑性能分析中应考虑材料非线性对索夹的影响;索夹抗滑力随着摩擦系数、螺栓预紧力的增长非线性提高;索的滑移会对索夹孔道和拉索本身产生损伤,使索夹的抗滑力降低;采用从螺栓群中心间隔向外的施拧顺序可有效减弱螺栓之间的相互影响,减小螺栓预紧力的损失。     

Finite element modeling and shake-table testing of unidirectional infill masonry walls under out-of-plane dynamic loads

The dynamic out-of-plane response of unreinforced masonry walls is investigated. The study combines analytical, numerical, and experimental methodologies. The paper focuses on structural schemes that involve supporting at the base and the top and yield a unidirectional (one-way) flexural action. First, the modeling concepts for the nonlinear dynamic analysis are discussed and used as a basis for a finite element formulation. The element is based on a first-order shear deformation theory with large displacements, moderate rotations, small strains, material nonlinearity, and a Rayleigh type of viscoelastic damping. The nonlinearities due to cracking and the inelastic response under cyclic compression are introduced through the constitutive model for the mortar. The experimental part includes shake-table testing under different levels of out-of-plane excitation and compressive loading. The experimental results and the numerical model quantify a range of physical phenomena, including the dynamic arching and rocking effects, the coupling of the axial (in the height direction) and the out-of-plane responses, the role of axial loading, and the vulnerability of the masonry construction to dynamic loads. The comparison between the numerical results and the experimental results examines the capabilities of the model and gains insight into the nonlinear dynamics of the masonry wall.