基于共旋坐标法的张拉整体结构弹塑性静力分析

为研究张拉整体结构的弹塑性静力特性,引入一种适用于求解大转动小应变的高效有限元算法——共旋坐标(CR)法.将空间杆单元的大位移分解为整体坐标系下的刚体位移和局部坐标系下的小变形,推导出了单元切线刚度矩阵的新表达式.采用一种结合荷载增量策略和Newton-Raphson法的非线性有限元算法对一个四杆张拉整体结构单元体的几何非线性弹塑性特性进行了研究.结果表明:相比于传统的TL法和UL法,采用CR法对张拉整体结构进行非线性静力特性分析具有更高的计算效率;四杆单胞结构下层构件的刚度大于上层构件的刚度;自应力系数的增大会导致四杆单胞结构变"硬",且结构受压时的表现比受拉时更为明显;相比于结构的弹塑性响应,自应力系数在结构的弹性响应中扮演着更重要的角色.     

梁柱结构协同作用的车辐式索杆体系成形分析

张拉成形是张力索杆体系施工的一个重要环节.文中针对车辐式张力索杆体系的张拉成形过程,基于单元无应力长度和结构拓扑关系,采用解析抛物线单元模拟索,利用铰接索杆体系平衡矩阵建立其节点不平衡力列式；对周边梁柱索节点,基于有限元节点平衡方程,考虑连续协调的约束线位移和边界约束,将总刚度矩阵写成分块形式,建立周边节点仅考虑三线自...     

曲线箱梁桥预应力筋张拉顺序的数值模拟及优化

有限元程序Ansys可以模拟预应力构件的张拉过程,而预应力筋张拉是基于对称的原则确定张拉顺序.采用Ansys对铜陵立交桥大型曲线箱梁的张拉过程进行了仿真模拟.基于两种不同张拉方案, 计算出两种张拉顺序对箱梁应力和变形的影响, 从而进行张拉顺序优化.此方法可为类似大型空间曲线预应力构件的张拉顺序提供一定参考.     

预应力索梁结构形成过程分析

采用增量形式的平衡方程,建立了有限索单元平衡迭代列式.对一个张拉整体结构中所采用的预应力索梁结构模型进行了全过程数值模拟,并对该结构的受力特点及张拉过程中荷载效应进行了分析.其重点是结构中关键结点的初位移的施加方法以及整体性能的控制.结果表明,该结构中梁形成一定程度的反拱对结构的整体稳定性及形成较为均匀的内力分布有一定的积极贡献.     

幕墙支承体系双层索结构初始预应力分布

双层索结构是指由张力索和压杆组成的、具有预应力自平衡的新颖结构体系.初始预应力分布的计算是双层索结构受力分析的基础.在讨论双层索结构静动定体系特性的基础上,利用平衡矩阵提出了一种求解双层索结构初始预应力分布的线性化方法,并编制了相应的电算分析程序.算例表明该方法计算简单,易于被工程设计人员采用.     

基于ANSYS的预应力筋张拉顺序数值模拟及优化

后张法预应力混凝土构件在预应力筋进行张拉时,一般基于对称张拉的原则,确定张拉顺序.采用有限元程序对某大型后张法预应力构件的张拉过程进行了仿真模拟.基于2种不同张拉顺序的方案,计算出2种张拉顺序对构件应力和变形的影响,并对张拉顺序进行了优化.该方法可为类似大型预应力构件的张拉顺序提供一个参考.     

索-钢/铝合金组合结构初始态确定及静力分析

索-钢/铝合金组合结构作为一种新颖的结构形式, 是由拉索和压杆(钢管/铝合金圆管)组成的自应力状态下的稳定自平衡体系, 体系中受拉连续, 受压不连续. 在给定结构几何外形和拓扑关系的基础上, 采用动力松弛法确定该体系的自应力初始态; 在自重及外部荷载作用下, 采用牛顿-拉弗森方法分析确定结构的静力性能. 为揭示此类结构的受力机理, 该体系中的压杆分别采用钢管和铝合金圆管, 对比分析两类组合结构在受力性能方面的异同. 数值算例表明了本方法的实用性和优越性, 为索-钢/铝合金组合结构在实际工程中的推广应用奠定了基础.     

不同预应力度简支梁拉压杆模型

为研究预应力混凝土简支梁的传力路径及其拉压杆模型设计方法,提出一种改进的双向渐进结构优化算法.按照Von Mises应力准则,以单元应变能为结构性能指标,自行编制了单元生死并行的双向渐进结构拓扑优化程序,实现了混凝土结构拉压杆模型的自动构形.优化程序中引入单元生长与删除加速度因子,有效防止了无效拓扑的出现.通过把预应力等效为外部荷载,将寻找预应力混凝土梁拉压杆模型的问题转化为连续结构的拓扑优化问题.在此基础上讨论了不同预应力度下混凝土简支梁的受力行为并揭示了其合理的力学模型:钢筋混凝土梁可采用桁架模型,部分预应力梁可采用桁架-拱叠合模型,全预应力梁可采用拱模型或拱-桁叠合模型.     

基于改进拉-压杆模型的预应力混凝土深受弯构件受剪承载力预测

以集中荷载下有粘结预应力混凝土简支深受弯构件为对象,建立了显式考虑有效预压力Fpe的改进拉-压杆模型,依据Kupfer-Gerstle双向拉压应力关系考虑了混凝土软化效应并推导了受剪承载力公式.该式也可用于分析无粘结预应力及钢筋混凝土构件.3种主要破坏模式压杆劈裂破坏、压杆或结点区压溃和拉杆屈服在公式中得到了体现.通过对4根和已有文献中39根试验梁的分析,得到试验值与预测结果的平均比值为1.15,变异系数为0.120,表明该公式预测结果精确、连续且偏于安全.     

有黏结预应力框架梁的结构设计

 结合设计中跨度较大、重荷载、耐久稳定、防腐、防火要求高等特点,对某会展馆楼面结构优化后,选取后张有黏结预应力混凝土结构,使结构具有较好的整体受力性能.从分析模型确立、裂缝控制、承载力验算3个宏观方向,详细阐述后张有黏结预应力框架设计中的预应力估算、线形确定、损失估算、次弯矩影响、非预应力筋计算、控制截面讨论等全过程,针对能够反映混凝土框架梁端延性的受压区高度、折算受拉钢筋配筋率、预应力度、非预应力钢筋面积比等几个问题,给出在设计过程中的处理办法及延性目标限值,最后确定合理的张拉施工方案,并对张拉核心区进行验算,达到设计施工的和谐统一,可供类似工程参考.     

九运会体育馆钢屋盖预应力拉索施工技术

广州体育馆是新建成的第九届全国运动会用大型室内运动场，主场馆平面由两个对称的弓形组成，纵轴长160m，横轴长110m，屋面板全部为透光阳光板，屋盖为空间钢结构，在大跨度钢桁架之间采用了施加预应力的拉索支撑，与采用型钢支撑相比，拉索支撑内无压力，美观，而且有利于运动场采光，是一种新颖的先进结构，由于施加预应力，后批张拉时会对先行张拉的钢索内力有影响，屋架安装用支撑的拆除也会对已经张拉完成的钢索内力有影响，于是选择合理的钢索体系以及如何建立合适的钢索永存拉应力，对于本工程的施工既重要又是难点，文中介绍了该工程拉索的施工与检测技术。     

复合式索穹顶施工误差影响及控制技术研究

以国内首个百米级复合式索穹顶结构为研究对象,分为环梁及拉索的尺寸误差控制、结构安装成型先后顺序、预应力施加方法及张拉批次、施工过程控制与模拟4个方面研究了该工程的施工技术,重点分析了环梁和拉索不同大小的误差量对索穹顶内力的影响程度,并提出相应处理措施.研究结果表明:通过将外脊索和外斜索做成可调索的方式可以消除外环梁施工误差的影响;通过调整拉索现场摆放位置可以减小下料随机误差对索穹顶内力的改变.采用分部提升整体张拉法,避免了构件产生较大位移;分级分批的预应力张拉方式,可以保证施工成型后索力值与设计值的一致性.     

新广州站中央采光带杂交结构受力性能分析

为了了解新广州火车站中央采光带杂交结构体系的受力性能,讨论了其下部索杆体系的预应力设计水平,分析了结构体系中柔性构件对其静力性能的影响,并对其进行了特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,文章最后讨论了上弦钢杆件截面、钢拉杆和下弦拉索截面及其预应力对结构竖向刚度的影响.计算结果表明:杂交体系中下部索杆体系和上部面内钢拉杆可以较大地提高结构的刚度;该杂交结构体系满足整体稳定性的要求,但其端部区域是结构稳定的薄弱环节之一;结构的竖向刚度随着钢杆件截面的增大而增加;上弦钢拉杆的截面及预应力的增加对结构竖向刚度有一定的提高;下弦拉索截面对结构刚度的影响较大,但是其预应力值的影响较小.     

大跨度张弦桁架预应力张拉控制研究

应用有限元软件ANSYS，通过对模拟千斤顶升温的模拟千斤顶法实现拉索预应力，提出了张弦桁架预应力的实用确定方法．将使用状态下计算得到的千斤顶温度荷载加到施工状态的计算模型即可求出施工需控制的索力、控制点位移．二次张拉需考虑张拉对相邻桁架的影响，施工控制难度大，本文结合哈尔滨会展体育中心支座跨度128m的超大跨度预应力张弦桁架结构的深化设计计算，提出了单榀张弦桁架下弦拉索胎架一次张拉法施工方法，通过对张拉阶段胎架与张弦桁架间摩擦力的计算研究，定量索力下跨中位移法考虑摩擦力影响，以跨中竖向位移作为预应力张拉的主要控制指标，成功地完成了该工程预应力张拉施工．     

预应力锚索框架作用下附加应力的FLAC3D模拟

为研究预应力锚索框架与岩土体的相互作用机理及施加预应力产生的附加应力，以福建省漳(州)龙(岩)高速公路和溪段K63 730～950与K64 690～790边坡的锚索框架加固为工程实例，在对预应力锚索框架结构力学作用机理分析的基础上，建立相应的三维地质力学模型，应用FLAC^3D快速拉格郎日差分程序对此进行数值模拟，并对这种抑制结构作用下的附加应力分布规律进行了初步探索。     

预应力索结构位移控制

基于索杆体系矩阵分析的基本理论，借助优化方法，提出了预应力索结构的位移控制方法．在保证预应力索结构各索段一定的预应力水平且不致松弛的情况下，通过改变结构中某些索段的长度，来达到控制节点位移的目的．此方法可应用于精密结构的形状控制．     

张力结构的施工计算

大跨张力结构应用越来越普遍,但其施工控制问题很关键而且是个难题．因为张力结构与传统结构不同,需要在施工过程中施加预应力才能使结构具有刚度,并构成一定的形状才能成为结构来承担荷载．因此,需要进行施工模拟分析以确定施工方案及施工过程中结构的状态．这里采用逆分析方法进行模拟分析,计算张力结构的施工过程,可得出施工张拉控制值和施工中各阶段构件的内力、位移、坐标等值．采用计算所得的施工张拉控制值,施工中可一次张拉到位,不需过多调整．通过算例验证了逆分析方法的有效性．     

采用量子粒子群优化算法的风荷载作用下伞形膜结构形态优化设计

为获取具有最优性能的张拉膜结构的形态,基于量子粒子群优化算法,开展伞形膜结构在风荷载作用下的形态优化设计.以矢跨比和脊索拉力作为优化变量,将应变能、应力波动系数和最大支座反力作为优化目标建立多目标优化模型. 通过分配系数法构造适应度函数,并以适应度函数为评价标准进行优化计算;然后,通过与粒子群优化算法优化结果的比较,证明量子粒子群优化算法的有效性和优越性.结果表明:风荷载作用下的最优伞形膜结构形态的脊索拉力、膜预应力和跨度之间的比值系数约为0.77,最优结构矢跨比为0.33~0.41,最优值主要集中在0.35左右.     

车辐式索桁架拉索松弛敏感试验及可靠性评估

大跨空间钢结在实际工程操作或环境影响下势必会造成一定程度的松弛,拉索出现松弛后力系必定重新调整达到新的平衡,会引起杆件内力的增加或减小,影响结构安全性,以设计的跨度为6 m的车辐式索桁架结构为对象,进行了车辐式索桁架结构拉索松弛敏感性试验,研究了不同种拉索发生松弛时对结构的影响,得出环索松弛对结构力学性能影响最大,定义环索为车辐式索桁架结构敏感性构件;全部下径向索发生松弛时对结构影响最为不利.基于可靠性理论,运用响应面法和蒙特卡洛法得到可靠度指标,得到不同拉索发生松弛下对车辐式索桁架结构可靠度的影响和结构不同参数的灵敏度,可为车辐式索桁架结构发生预应力损失进行安全评估提供依据.