张弦巨型网格结构布索方案研究

针对由张弦梁概念和巨型网格结构组合而成的一种新型超大跨空间结构,提出了5种可能的索杆布置方案.研究了矢跨比对不同布索方案结构变形的影响,并对同一矢跨比下各布索方案结构的最大挠度、杆件内力峰值、支座水平反力、挠度和内力分布情况、稳定承载力及失稳模态等方面进行了综合分析,且与同样形式未布索结构作比较.结果表明,预应力体系的引入可以显著改善巨型网格结构的整体变形、杆件内力峰值和整体稳定承载力.在各方案中,拉索交叉的索杆对称布置于立体桁架拱跨中大部分范围(非满布)的布索方式能最有效地改善结构静力与稳定性能,为最佳方案.     

拉索预应力球面巨型网格结构静力性能优化分析

针对拉索预应力球面巨型网格结构的静力优化问题,提出对拉索预应力、立体桁架梁高度、杆件截面的三级优化法,对各变量分别采用不同的目标和方法进行逐级优化.对杆件截面优化以结构自重为目标函数并采用满应力法;立体桁架梁高度通过结构内力峰值和挠度比两项指标予以确定;优化拉索预应力时,采用结构杆件内力的平方和最小为目标函数建立数学模型,并运用影响矩阵线性优化法和复形法求解.文中对一个180 m跨度的结构,提出了5种不同的布索方案,并基于以上理论,进行了优化分析.结果表明,实际工程采用沿周边布索方案为佳.同时优化分析结果也证明了本文采用的优化分析方法和编制的程序是高效可行的.     

拉索预应力折线型立体桁架拱布索方案研究

针对折线型立体桁架拱结构,提出了4种拱平面内的布索方案,研究了4种方案下预应力拱结构的静力及稳定性能,分别从结构位移的减小、索初始预拉力值的高低、水平支反力的降幅、杆件内力分布的均匀性及结构稳定性的提高5个方面与未布索立体桁架拱作了综合对比.结果表明,按照桁架拱在极限荷载作用下的屈曲形态布置撑杆拉索能够最有效地改善拱的...     

基于子结构的巨型网格结构分析

基于子结构为平板网架的圆柱面交叉立体桁架系巨型网格结构,该结构是由主体结构和子结构协同承载荷构成,主结构是倒三角型立体桁架相互交叉构成,子结构是正放平板四角锥网架构成.利用ANSYS中的APDL语言建立该结构计算模型,并对该结构静力特性进行了研究,包括结构在极限载荷作用下的内力峰值和最大挠度,以及主体结构的失跨比、杆件的截面尺寸、主体结构的高度等一系列参数分析,从而为该结构形式的设计和参数选择提供参考.     

张弦桁架结构拉索设计预应力影响因素研究

提出预应力态张弦桁架结构计算模型,采用有限元分析技术建立了拉索设计预应力计算公式,以哈尔滨国际体育会展中心屋盖张弦桁架结构型式为背景建立算例结构模型,研究了拱桁架上下弦杆截面积比对拉索设计预应力、结构特征杆件内力和结构变形的影响,以及张弦桁架结构矢跨比所产生的影响．文章的研究方法和成果可为今后此类大型张弦桁架结构的设计...     

斜拉空间网格结构的索系张拉和预应力控制

基于拉索初始缺陷长度的概念和对预应力产生本质的分析,引入影响矩阵原理,提出拉索空间相关刚度矩阵法,用于研究索系张拉次序和张拉力控制问题及其对结构内力和合理构型的影响．该方法以索力为受调向量、拉索缺陷长度为施调向量,克服了其他方法分析过程繁复、精度欠佳的缺陷．算例表明,所提出方法可有效指导工程设计和施工的索系张拉和预应力控制．     

预应力斜拉网格结构的静力优化分析

提出基于合理预应力取值的二级优化方法对预应力斜拉网格结构进行静力优化，对预应力优化和截面优化分别采用不同的目标和方法．杆件截面尺寸的二级优化采用结构自重为目标函数，优化方法可以采用拟满应力法；对预应力取值的一级优化可以采用结构应变能为目标函数．用ANSYS可编程语言APDL编制采用初始应变影响矩阵法和多次复形法进行预应力取值优化分析的程序，并对按不同目标函数进行预应力取值优化得到的结果进行了比较．采用不同目标函数得到的预应力取值优化结果有所差别．宜根据实际需要选择合适可行的目标函数．     

巨型网格开合屋盖静力与稳定性能研究

依据开合方式的选择原则并结合巨型网格结构的特点,提出了水平开合方式的巨型网格开合屋盖,并对结构组成、布置及开合机构系统设置等进行详细研究;分别采用整体协同和单独分析法对开合屋盖轨道的变形规律进行分析,结果表明不同分析方法的轨道变形规律基本一致.另外对开合屋盖进行了详细的特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,发现该结构的临界荷载是设计荷载的15倍以上,表明巨型网格开合屋盖的具有很好的稳定性能力.     

交叉立体桁架系巨型网格结构的简化计算法

针对系巨型网格结构杆件和节点多、计算工作量大的特点,进行了简化计算方面的研究,提出了将立体桁架等效为连续实体梁、按空间法进行有限元计算的等效空间刚架法.分析了立体桁架的等效截面、等效抗弯刚度,并详细推导了其等效抗扭刚度,分析了主体结构不同边界条件的等效处理方法.对比计算分析表明,该方法计算精度高,主要受力杆件的误差保持在5%以内,计算工作量较完全有限元法大幅度降低,是分析巨型网格结构的一种比较优越的方法.     

单层预应力撑杆柱的预应力研究

预应力撑杆柱可以提升普通受压钢柱的承载能力,而拉索初始应力是影响预应力撑杆钢柱稳定性能的重要因素.以设置斜向撑杆的预应力撑杆钢柱为研究对象,重点研究其初始预应力的确定方法,基于理论推导建立了其初始预应力的计算公式.此外,根据所建立的初始预应力计算公式,讨论了屈曲荷载与初始预应力的关系以及拉索刚度、撑杆刚度和撑杆倾角对初始预应力的影响.研究还表明:过大的初始预应力反而会降低这类结构的屈曲荷载.     

球面巨型网格结构的构成、支承方式与力学模型

提出了一种新的结构形式——球面巨型网壳结构。文中重点研究了肋环型和凯威特型球面巨型网格主体结构的具体构成形式、几何拓扑关系,总结了相应的形体控制参数;对子结构的形式及其与主体结构的连接进行了分析;描述了自动成形过程。使用Auto- CAD环境下的Visual C 二次开发工具编制了相应的自动成形程序;并对其主体结构支承方式与力学分析模型进行了探讨．本文工作为对该结构体系开展全面系统的力学性能研究提供了良好的前处理基础．     

索系-空间杂交结构的动力特性和参数分析

研究由网壳、索系和塔柱构成的索系-空间杂交结构协同工作体系的动力特性,并进行参数分析．采用空间杆单元和空间梁单元分别构建网壳杆件和塔柱构件的力学模型;采用空间索单元并引入等效弹性模量对拉索进行力学建模．分析和比较网格形式、索系布局、结构支承、矢跨比、杆件截面及其尺寸等有关参数对结构动力性能的影响．结果表明,索系-空间杂交结构体系自振模态可分为塔柱在网壳结构切向的振动、塔柱在网壳径向的振动、整体结构协同振动和网壳结构自身振动等4个组群;结构各组群振动的自振频率相对集中,其出现顺序依赖于该类结构的具体构形及网壳、索系和塔柱的刚度．     

岩质高边坡预应力锚固问题研究

在阐述预应力锚索结构及其作用的基础上,分析了影响预应力锚索锚固效果的主要因素,根据现场实测数据,对内锚固段应力分布特征进行了系统的分析,针对预应力固效应的三个方面,提出了群锚第一效应和群锚第二效应的概念,对预应力锚固边非线笥有限元分析作了较为合理的假设,并 体锚根效应在数值模拟中的应用方法,得到的结论为准确的地质参数数值模拟成功的关键。     

岩土体对锚索预应力的响应特性

基于空间半无限体理论,对外锚头预应力线荷载在岩土体中的传递规律进行了研究.给出了锚墩下岩土体内任意点的应力及位移分布形式及相应的表达式.通过数值模拟,得到与理论计算一致的结果,结果表明：锚墩下岩土体形成一个近似椭球状的压缩区,位移等值线呈U型.锚墩下岩土体的应力和位移均呈双曲线形式分布,锚墩之间部分岩土体在一定深度内形成无应力锥区.据此提出锚索间距的＂预应力墙厚度＂设计法,锚墩间无应力区锚杆补强方法.     

预应力空间管桁拱与局部单层网壳组合结构的优化

中小规模的体育馆屋盖结构选用交叉空间管桁拱与多片双曲抛物面单双层钢网壳形成的组合空间结构是一种较好的选择。当跨度大于60 m时,还可以对结构施加适当预应力,减小作用于下部支承结构上的推力。针对现有技术和相关软件难以高效率地完成在多种荷载组合作用下满足多种约束条件(如强度、刚度和稳定等)的预应力空间网格结构的优化与设计,提出了一种计算效率较高的优化方法-迭代均匀设计方法。算例的重复计算次数共16次,只迭代一次就得到了很好的结果,相对其他方法具有显著优点。     

桥梁内部预应力钢绞线应变的长久监测与分析

重点研究应用埋入式光纤光栅传感器对正在施工中桥梁的预应力钢绞线应变进行跟踪监测的测试方法，分析温度、横向应变等多种因素对测量结果有效性的影响，同时考察了预应力钢绞线在复杂施工环境中的力学行为．研究发现在温度变化较大时应该对测量结果进行温度补偿，同时在非均匀横向应变场作用下光纤光栅不再遵循布拉格条件，对此应做进一步的研究分析，试验结果表明光纤光栅传感器具有易埋入、抗干扰能力强、可对应变进行绝对测量等优点，非常适合于结构内部健康的长期监测。