张弦梁结构基于有限元仿真的索力推定与频率法简化测试方法

基于有限元仿真建立张弦梁整体模型还原了索的边界条件,通过对不同假定索力下的结构频率进行试算得出了索力-频率关系,即可推定某实测频率下的索力值。对某张弦梁结构进行了测试,对比了简化边界条件后基于频率法的索力计算值与基于有限元仿真的索力推定值,验证了在工程中将张弦结构索力测试简化为在平面内测试一段两端铰接的短索可满足工程应用需求。     

弹性边界条件下的索力测试研究

频率法索力测试广泛地应用于索结构施工控制和健康监测中.由于索结构在实际工程中的多样性和复杂性,频率法的理论研究落后于工程实践.目前,一般考虑索的边界条件为固结或铰接,然而实际工程中的中索的边界并不是严格固结或者铰接,特别是对于短索,边界条件的影响不容忽视.基于此,本文采用数值模拟的方法求出索的边界支撑刚度,并用有限元数值拟合算法求解出频率所对应的索力值,为工程应用提供参考.     

基于正弦激振的多频率拟合法测在役拉索索力

大跨度预应力结构健康监测中在役预应力索力的测试识别精度关系到整个结构的安全,测试在役钢索索力有频率法、磁通量法等多种方法且各有特点,频率法的基频不易识别,磁通量法标量不准且操作繁杂。据此采用基于正弦激振的多频率拟合方法测试在役索力,建立多跨索振动模型和索力优化识别模型,以索力测量试验和某张弦梁结构的展览馆为实例,采用正弦多频率拟合法拾取多阶频率并进行优化分析。结果表明,对拉索施加正弦激振获得的多阶频率进行拟合优化计算比一般计算公式法计算的索力更接近实测索力,并且拉索的长径比在100以内的索力测量中,多频率拟合法的优势更明显,为基于正弦激振的多频率拟合法提供了依据。     

建筑索结构索力测量新方法与工程应用

索作为建筑索结构中的重要构件,索的预张力大小是索结构设计中的重要参数,也是索结构施工过程中进行控制的重要环节。开发新型的索力传感器是索结构施工监测和控制中面临的新课题。基于铁磁材料的磁弹性能阐述磁弹法测量索力的基本原理,开发了一种新型的磁通量传感器,并将其应用在双曲面索网模型张拉试验中进行索力监测控制。试验结果表明,该方法可以非常方便快捷、准确地测定索在张拉过程中的索力,可为工程参考使用。     

钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力测试方法与数据分析

本文结合某桥实际工程,研究了自振频率法在施工过程中吊杆索力测量中的应用。该桥采用钢管混凝土系杆拱桥,吊杆张拉后其索力大小直接影响到结构受力性能及后期施工,因此索力张拉采用分批分次方式进行,桥面板铺装前索力张拉在整个施工过程中尤显重要。本文采用吊杆两端铰接,不考虑其抗弯刚度影响的索力测量法对其进行了测量。通过对索力测量结果的分析,找出了结构可能存在问题的原因,并为后期施工提出了具体解决方案。文中采用的自振频率法不仅可应用于拱桥吊杆索力的测量,对其他索吊类结构,如悬索桥和斜拉桥,也同样适用。该方法简便实用,便于工程应用推广。     

光纤光栅基座夹具测量法索结构模型索力监测试验

为验证光纤光栅基座夹具测量法应用于索结构索力监测的可靠性,利用全局布索预应力钢框架缩尺模型,将缩尺模型既作为新建工程,也作为既有工程,模拟施工阶段以及运营过程中拉索的受力情况。将光纤光栅基座夹具测量法与压力传感器法及电阻应变法做横向对比,试验结果表明光纤光栅基座夹具测量法能够准确地对索结构进行索力监测,且精度明显高于应变片法,完全可以代替在拉索锚固端安装穿心式压力传感器的索力测量方法,实现结构中索力的实时监测。     

预应力空间网格结构的预应力施工控制理论研究

针对预应力空间网格结构在在预应力施工过程中的实际状态与理论分析模型存在差异的情况,提出"预应力空间网格结构的预应力施工控制"问题。并从系统分析的观点出发,建立索力递推系统对该问题进行详细讨论,从理论上证明只有在索力间相互影响满足一定要求的情况下,恒以目标索力为索张拉力进行循环补拉才能使实际索力不断逼近目标索力,但逼近的速度受3个因素的影响:索力间相互影响、索数目、循环补拉开始前实际索力与目标索力的差值。索力间相互影响越大,索的数目越多,张拉开始前实际索力与目标索力相差越大,则实际索力逼近目标索力的速度越慢,为达到目标索力要求需要进行的循环次数也会增加。为此,提出"基于索力观测值的预应力施工方案决策"的概念,讨论两种基于索力观测值的预应力施工方案决策方法:数学方程法和迭代求解法。最后通过工程算例验证所提出的预应力施工控制理论的正确性。     

基于磁弹效应的拱桥吊杆索力监测

拱桥结构在我国应用广泛,吊杆作为该类桥梁的主要受力构件,直接影响到桥梁的安全性和耐久性。在桥梁施工过程以及运营期间,对吊杆索力进行监测可以非常有效地评估桥梁的健康状况。由于边界条件复杂、长度短、弯曲刚度不可忽略等原因,振动频率法测索力精度低;应变测量法无法获得全量索力,而磁弹效应法可以获得全量索力。首先介绍了磁弹效应法测索力的基本原理,开发了磁弹索力传感器和基于Labview的索力监测系统,并搭建了吊杆索力监测实验装置。对实际工程应用的直径65mm的吊杆进行索力监测试验。结果表明,所研发的磁弹索力传感器和测量系统,具有较高的测量精度(相对误差1%),不受吊杆长度、边界条件等因素影响,适用范围广,适合于拱桥吊杆索力的长期监测。     

张弦式钢桁架结构索力的频率法测试

通过广州国际会议展览中心工程实例,探讨频率法测量索力的理论和技术在弦式桁架索力测试中的应用,结果表明施工完成后各杆件应力均在设计范围内,边界条件为铰支并考虑刚度影响的计算公式与实际索力较为接近,证明频率法测量索力方法可作为张弦式桁架施工中索力的监控手段。     

索结构索力无线测试系统及应用

根据频率法测试拉索内力的原理开发了索结构索力无线测试系统。考虑拉索的弯曲刚度和两端弹性嵌固的边界条件,提出了基于遗传算法的多频率索力计算方法。该方法对索力计算具有较强的通用性和较高的精度,且不依赖基频或某指定阶频率,方便实测应用。利用该方法并结合无线动态测试设备,开发了集成化的索结构索力无线测试系统。系统在某体育馆桅杆斜拉索张拉成型后的索力测试中得到应用,测试过程方便快捷,索力计算结果基本准确。     

天津米立方预应力钢结构施工技术

米立方屋盖结构采用了弦支拱桁架加单层网壳复合结构体系。本工程结构形式比较新颖,而且可借鉴施工经验不是很多,因此施工的难度更大。本文详细论述了该工程的预应力施工技术,重点介绍了下弦拉索的施工工序及张拉,最后为满足预应力施工过程的需要,保证工程顺利进行对结构进行施工监测,以索力和竖向位移为主。本文为大跨度钢桁架结构的预应力施工提出了一种重要方法,它不但在技术上十分合理,而且降低了成本。本工程的施工方法可以为同类工程施工提供借鉴。     

十堰体育场斜拉索一次张拉到位施工技术

十堰体育场屋盖斜拉网壳结构中斜拉索施工中,根据试张拉实验总结了一束索内7根钢绞线先后张拉导致的预拉力损失,．用张力松弛法计算后张拉的各束索对先张拉的各束索张力值的影响,并考虑锚固和松弛损失确定了索的施工张力值,然后按次序可实现一次张拉到位。工程监测结果表明该施工方法可以简化施工过程,提高施工速度,保证工程精度,节约成本,可为类似工程提供参考。     

斜拉网架的静力分析

斜拉网架是一种由塔柱，网架与拉索构成的空间组合结构，本文对这类结构进行了详细的理论分析，并根据有限元法编制了相应的电算分析程序。文中对于塔柱与网架分别采用了空间梁单元与空间杆单元分析。而对于拉索则按等代刚度法将其受拉的二力杆件，同时考虑了拉索大位移的非线性影响。     

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。     

浙江黄龙网球中心开合钢屋盖拉索张拉分析及施工控制

针对浙江黄龙网球中心开合钢屋盖张弦梁拉索工程,研究了拉索张拉施工分析及施工控制方法;讨论了利用应力松弛法(倒拆法)确定施工张拉力的方法、张拉施工顺序,及根据不同结构类型采用相应的施工控制方法等。     

边坡常见预应力锚索试验研究

以预应力锚索为研究对象,结合云南省某边坡工程实例,对普通拉力型、拉力分散型、拉压复合型及压力分散型四种锚索进行张拉试验测试。找出锚索钢绞线的应力应变分布规律、钢绞线荷载~孔深分布规律,为合理选择锚索类型提供依据。     

弦支网壳结构中预应力拉索索力识别研究

以山西体育中心游泳跳水馆屋盖结构为例,对其预应力拉索索力识别进行了分析与计算,在实测索段自振频率的前提下,利用三种公式进行计算,对各公式的精度进行了比较与验证,为索力监测提供工程数据与实践依据。     

预应力技术在宁波外滩大桥工程中的运用

宁波外滩大桥主桥采用主跨225m的独塔四索面异型斜拉桥结构,引桥采用预应力混凝土连续梁结构。本文着重介绍了外滩大桥主桥斜拉索及锚固体系、后锚点预应力及吊杆锚固体系、塔墩钢-砼连接节点、引桥预应力砼连续箱梁设计、索塔转体提升施工过程预应力张拉控制等预应力工程技术运用,对类似工程具有一定的参考价值。     

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.     

影响矩阵法在吊杆张拉计算中的应用

以系杆拱桥吊杆张拉为背景,指出了索力增量、千斤顶张拉力及张拉顺序三者之间的关系。探讨了影响矩阵迭代技术在线性结构和非线性结构调值中的应用以及复杂结构影响矩阵调索问题。指出索力对称的结构应尽可能利用对称性对张拉方式进行简化;对更为复杂的调值计算一般利用最小二乘法通过非线性迭代技术来实现。