巨型钢框架复合支撑体系的拉索预拉力预估理论

如何确定拉索预拉力是巨型钢框架预应力复合支撑体系的关键问题。首先基于拉索作用建立拉索预拉力的确定准则,然后依据简化的弹簧模型,详细推导了竖向荷载和预拉力作用下,复合支撑内力增量方程,最后基于预拉力确定准则和结构变形叠加原理建立了拉索预拉力的确定理论。研究表明,拉索预拉力应确保竖向荷载作用下复合支撑内力增量平衡,并确保最不利工况下拉索具有剩余拉力;拉索预拉力必须从顶部大层往下逐层求解;建立的预拉力确定理论可为巨型钢框架预应力复合支撑体系的初步设计及定性评判奠定理论基础。     

新型环箍穹顶全张力结构局部断索抗连续倒塌性能分析

为了探究一种由周边环形张拉整体和中部索穹顶组成的新型环箍穹顶全张力结构局部断索的抗连续倒塌性能,在分析其静力及动力特性的基础上,利用自编向量式有限元程序建立了环箍穹顶索杆张力结构的数值模型.考虑结构初始状态,采用等效荷载卸载法分析得到了该结构不同类型拉索破断后剩余结构的动力响应,包括结构位形、节点位移及构件内力等.分析结果表明,利用向量式有限元法能够有效地进行结构局部断索后的动力响应分析;张拉整体单元的拉索破断主要影响所在单元附近的拉索,不会形成连续倒塌;索穹顶内部的拉索破断对周边张拉整体结构影响较小,新型环箍穹顶索杆张力结构具有较好的抗连续倒塌性能.     

在高地震烈度下的钢框架-支撑结构反应分析

本文分析了一个钢框架-支撑结构在遭遇高于其地震设防烈度的地震作用下的结构反应,结果表明钢框架-支撑结构的层间侧移、顶点位移、框架梁的抗弯强度等均仍能满足设计要求,钢框架结构具有良好的抗震性能。     

X型中心钢支撑混凝土框架地震反应特性

为了研究X型中心钢支撑钢筋混凝土框架结构体系地震反应特性,分别对5层、8层和12层钢筋混凝土框架和X型中心钢支撑钢筋混凝土框架模型结构的动力特性和弹性地震反应进行分析,探讨X型中心钢支撑对结构侧移刚度、自振周期、水平地震作用下结构内力分布的影响。研究结果表明:在没有明显增大结构重力荷载的条件下,支撑提高了结构侧移刚度,降低了结构自振周期,减小了水平地震作用下结构侧移和层间侧移角;支撑分担了部分楼层剪力,改变了结构的内力分布特点,降低了结构构件的内力,为实现"多道设防"的抗震设计原则创造了有利条件;X型中心钢支撑对钢筋混凝土框架结构地震反应的影响随着层数的增大而有所降低,与普通框架相比,5层、8层和12层支撑框架最大层间位移角的降低幅度分别为36%,24%和20%。     

悬索桥吊索断裂动力响应分析的有限元模拟方法研究

为精确模拟吊索断裂动力过程,基于拆除构件法,对模拟悬索桥断索动力过程的数值方法展开研究.以某自锚式悬索桥为工程背景,详述了三种悬索桥吊索断裂动力过程模拟方法(瞬时刚度退化法、瞬时加载法、等效卸载法)的机理和特点,并对影响结构断索动力响应的因素展开分析.研究表明:采用瞬时刚度退化法模拟悬索桥吊索断裂动力过程简单有效;悬索桥断索后结构的动力响应与限元分析模型中是否包含失效吊索单元、断索持续时间、断索过程中吊索拉力损失变化关系以及断索工况等因素密切相关.     

预应力条形钢拉板索穹顶及施工全过程分析

为了解决刚性屋面应用于常规索穹顶结构连接构造复杂的问题,提出了一种新型预应力钢拉板索穹顶结构.结合条形钢拉板的特点,基于非线性动力有限元法,提出了通过建立预分析模型确定初始形态的正施工过程分析方法.在无锡新区科技交流中心屋盖结构的基础上,设计了新型预应力钢拉板索穹顶结构模型,进行了无支架提升牵引施工全过程分析.结果表明:钢拉板索穹顶结构位形在建造过程中经历了悬垂状态、调整状态和刚化状态;提升索和牵引索的拉力在钢拉板外端点接近外支座时会有较大提高;条形钢拉板在整个施工过程中均保持弹性状态,且最终位形与索杆单元模拟的脊索位形相差不大,证明了新型预应力钢拉板索穹顶结构的可行性.     

钢框架正常使用极限状态考虑二阶效应的侧移性能研究

针对我国钢框架高等分析研究主要针对承载力极限状态的现状,分别采用传统一阶侧移计算方法、二阶简化侧移计算方法和二阶精确侧移计算方法对1榀2跨15层钢框架在正常使用极限状态时的侧移变形进行了计算,获得了钢框架在3种计算方法下的顶点侧移及层间侧移,并将获得的侧移计算结果进行了对比.研究了钢框架考虑二阶效应后对结构侧移变形的影...     

弦支穹顶局部环索断索动力冲击效应试验

针对弦支穹顶结构在使用过程中可能遇到的环索断索问题,对弦支穹顶模型开展了局部环索断索动力冲击效应试验.通过对比环索不同初始预应力和不同索撑节点约束条件下的断索动力冲击效应,得到了局部环索断索对结构杆件内力和位移的影响及其规律.试验结果表明:断索点附近的杆件受到断索的影响会发生一定的运动和震荡,其内力也会发生波动,且索力越大、节点约束越弱,波动幅度越大;当索撑节点处无约束时,局部断索会引起结构整体的剧烈震动,且拉索在索撑节点处会发生较大的滑移,造成整圈环索内力大幅降低,严重影响结构安全;对于弦支穹顶结构,杆件内力的动力放大系数与结构杆件类型、位置、环索初始预应力水平、节点约束等均有关,需通过试验研究或动力分析等方法来准确获得.     

底部两层框架砖房二层与底层侧移刚度的控制

本文依据框架——抗震墙结构协同工作的内力和位移计算公式及相邻层间侧移刚度比控制值,得出了必须增大底层侧移刚度的结论,并给出了层间侧移刚度的计算公式及系数。     

多高层树状柱钢框架结构体系的抗震性能分析

为了进一步研究拼接节点削弱型树状柱钢框架结构体系的抗震性能,对代替钢梁拼接节点的三折线有限元计算模型进行改进,利用改进后的三折线模型设计了4层、6层、8层和10层按照拼接节点处实际内力值设计的树状柱平面钢框架。对上述4种结构模型输入地震波进行弹塑性时程分析,并与不设钢梁拼接节点的传统钢框架作比较分析。模拟结果表明,改进后的三折线模型更加接近真实情况,在不同地震波的作用下,按照实际内力设计拼接节点的树状柱钢框架与不设钢梁拼接节点的框架结构相比,其结构周期变大,最大基底剪力值显著减小,侧移值和层间侧移角也基本上都是减少,只有兰州波作用下10层结构由于高阶振型和共振等原因,使得侧移值和层间侧移角增大。     

Parametric Study on Cable-Stayed and Knee-Braced Steel Portal Frames

To improve wind resistance capacity of cable-braced steel portal frames,a double-braced portal frame was proposed by adding two pre-stressed knee braces to a cable-braced portal frame. To study the reasonable range of application and method of cable parameter determination for this novel structure,the influences of load condition, span, base constraint, and cable parameters on structural performance were investigated by using the finite element code SAP2000. The results show that pre-stressed knee braces can effectively resist both uplifted and lateral wind loads,so this cablestayed and knee-braced steel portal frame is suitable for large wind.When the vertical load is comparable with the wind load,this novel type of portal frames is suitable for a medium span( 21-48 m). The cables in the cable brace can be determined by structural vertical stiffness,and the cables in the knee brace can be designed as the same as those in the cable-stayed part for the reason that their cross sectional area has only a weak effect on the structure. If no cable fails,the pretension variation of the cable does not affect the stiffness of the portal frame. The cable in the cable brace,working together with the cables in the knee braces,can ease uneven distribution of internal force,and their pretensions can be determined according to actual engineering projects.     

单层索网幕墙中拉索的简捷计算法

单层索网幕墙中拉索的结构设计非常重要,以往工程通常采用反复试算来确定拉索的直径和初始预拉力。本文针对这种情况提出一套简捷的计算方法,不但能根据已知挠度限值快速算出拉索的最大内力,确定拉索的直径大小,而且还能反推出拉索的初始预拉力,帮助工程师进行拉索的分析校核和指导现场张拉施工。     

不同吊杆形式下人行悬索桥的力学性能分析

为了研究吊杆形式对人行悬索桥力学性能的影响,以某人行悬索桥为工程背景,采用Midas/Civil软件分别建立竖直吊杆和倾斜吊杆2种形式下的人行悬索桥有限元模型,进行合理成桥状态的找形计算,并对2种模型的静、动力性能进行分析.结果表明:1)竖直吊杆模型内部吊杆内力大小均匀,影响线均为正值,倾斜吊杆模型内部外倾吊杆内力大于...     

混凝土框架子结构角柱快速移除数值分析

研究了钢筋混凝土(RC)框架子结构在角柱突然失效模式下剩余结构的动力响应.依据Qian等完成的角柱快速移除动力试验,利用大型有限元软件ABAQUS/Explicit建立了精细化的有限元模型.在有限元模型中考虑了钢筋混凝土材料的应变率效应,并进行了现场试验的全过程加载模拟,模拟获得的位移响应曲线和破坏模式与现场试验吻合良好,较好地模拟了混凝土框架子结构角柱快速移除试验的全过程.在成功进行了模型校验的基础上,分析了角柱的失效时间和横向水平约束刚度对结构动力响应的影响,结果表明,延长结构的失效时间和增大横向水平约束刚度均能够有效地提高结构的抗倒塌性能.     

预应力悬索结构的动力模型及模态响应分析

为分析大跨悬索空间结构的动力反应,在两节点悬链线索单元的基础上,在大跨悬索结构中的索单元中引入压弯变形研究索径增大所引起的影响。提出了空间索单元模型,并利用Hamilton变分原理推导了索单元的运动方程,通过伪静力方法进行求解。以单索和张拉悬索屋盖为算例,验证了单元分析模型在分析大跨、大直径悬索结构动力性能方面的可靠性与实用性。结果表明,空间的索动力反应分析模型,可以对跨度和自重较大的预应力悬索结构的动力响应快速准确的预测,为实际工程在初期设计时提供实用参考。     

钢管混凝土刚构式柔性系杆拱桥的施工控制

针对钢管混凝土刚构式柔性系杆拱桥的特点,提出了动态有限元的概念和以仿真分析为基础,以准确控制系杆索力和墩顶位移为主要控制目标的施工监控总思路,给出了钢管混凝土拱桥拱肋混凝土收缩、徐变计算的系数取值范围及对温度影响处理的技巧．实测结果和实桥控制效果表明了本文方法的有效性．     

多层多跨刚架在水平结点荷载作用下的位移协调方程

本文采用计算位移的积分公式推导出多层多跨刚架在水平结点荷载作用下的位移协调方程。论述了内力分析必须满足平衡和协调两个必要条件。位移协调方程可用来校核内力图。文末附有算例。     

预应力砼杆的单元分析

超静定结构中预应力的存在会引起结构次内力,本文对预应力杆单元进行了分析,提出通过直接计算等效结点荷载的方法来计算预应力对超静定结构所产生的次内力,根据虚功原理,引入杆单元的形函数,推导了能计算具有任意预应力筋曲线形状及沿预应力筋纵向具有任意分布的预应力所产生的杆端等效结点荷载的积分表达式。     

混凝土空腹网架结构模型静力试验中结构变位研究

以新三亚火车站预应力钢筋混凝土空腹网架结构为例,进行静力缩尺模型试验。详细了解预应力钢筋混凝土空腹网架结构的内力分布及结构的变位。试验所得的挠度及应变等分布规律分析表明,在两向正交正放混凝土空腹网架上局部施加预应能增加整个结构刚度,减小结构的变形。同时,使结构的传力途径发生局部改变,影响了整体结构的内力分部;而卸掉预应...     

水中悬浮隧道锚索横向动力特性分析

考虑流体-结构偶联效应和悬浮隧道锚索的几何非线性特点,建立了悬浮隧道锚索非线性振动方程,并通过ANSYS有限元软件的二次编程,在时域内实现了方程求解,分析了悬浮隧道锚索在非线性横向升力作用下的动力特性。计算结果表明：锚索的轴力和锚索中部的最大位移都随锚索的预张力增加而显著下降;在非涡激振动的情况下,随均匀流速度的增加,锚索中部的最大位移有所增加,但是在涡激共振的情况下,锚索中部位移有跳跃性增加;随着锚索长度的增加,锚索中部的最大位移变小,轴力随之增加;锚索的倾斜角度对锚索的轴力和位移的影响基本一致,随角度的增加,轴力和位移均先减小,后增加。