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．     

大跨度新型张弦桁架的实验研究

结合管桁架和张弦梁的力学和构造特点，通过在管桁架结构的下弦加竖直撑杆，配置拉索并施加预应力，得到一种新型空间结构形式——新型张弦桁架结构，它可以看作是张弦梁加竖直撑杆时的一种特殊结构形式。这种结构不仅具有管桁架的优点，同时又能克服张弦梁的许多不足之处。     

张弦桁架尺寸及预应力优化设计

就设计变量为预应力和截面尺寸的张弦桁架优化设计问题,考虑结构在预应力态和荷载态的性态约束条件,建立了使结构重量最轻的优化数学模型.在求解时,预应力的取值综合考虑了使结构重量最轻和满足结构位移约束的起拱要求.由于优化模型应力约束条件中考虑了钢结构规范规定的压杆稳定问题,使优化结果更接近于实际工程.算例表明算法是有效的.     

钢-砼协同式新型张弦桁架结构仿真

借鉴成都新世纪国际会展中心钢结构部分的空间张弦桁架屋盖结构，设计一种下部是预应力空间桁架和上部梁板结构组合成的新型张弦桁架结构型式，通过大型有限元软件Ansys对该结构进行了静力仿真分析，并研究了分阶段施工对结构受力性能的影响。结果表明，协同工作有效地提高了结构的整体刚度，明显改善了结构的变位和内力。     

考虑参激振动的折线型立体桁架拱动力响应分析

研究了拉索预应力折线型立体桁架拱中的拉索参激振动问题,使用ANSYS软件建立预应力拱有限元模型,分析了结构中拉索发生参激振动的可能性,采用非线性时程分析方法研究了结构在简谐加速度激励和地震作用下的动力响应,以及桁架拱拉索发生参激振动的诱发机制,考察了预拉力、激励幅值对拉索振动的影响.研究结果表明:激励幅值一定,简谐激励频率与拱内侧拉索自振频率成2.05:1关系时,将激发拉索的参激振动,拉索振幅较未发生参激振动时增加了约63倍,拱节点位移及杆件内力均有部分增加;地震波频率集中于拉索发生参激振动的频率范围时拉索有较大响应.为保证预应力巨型网格结构在地震作用下的安全使用,需考虑拉索参激振动对结构的影响.     

大跨度短撑杆式张弦桁架结构的外形对受力性能的影响分析

短撑杆式张弦桁架是用短撑杆连接梭形桁架梁与体外拉索形成的自平衡结构,是近几年研发的新型张弦结构体系之一.本文简要介绍了该新结构的特点和优点,采用有限元法对120 m大跨度短撑杆式张弦桁架结构进行分析,详细讨论了矢跨比、垂跨比和撑杆数目等参数对结构受力性能的影响.分析表明,矢跨比的增大提高了结构刚度,改善了结构的变形和受...     

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.     

索塔结构预应力索张拉施工研究

河南中牟·国家农业公园门景标志——领头雁工程采用索塔连接结构,造型新颖复杂,施工难度大。该工程主体结构主要由主塔、拉索和悬挑管桁架构成,其中拉索连接主塔和悬挑管桁架,是一种刚柔组合体系。为了降低结构的内力和挠度,保证结构跨度满足要求,对拉索施加了预应力,因此,拉索的张拉是工程的重点与难点。文章结合工程实际情况,详细介绍了拉索张拉施工控制方法,为类似工程提供了参考依据。     

大跨张弦桁架结构尺寸优化设计研究

以结构重量为优化目标函数,以杆件截面为设计变量,对大跨张弦桁架结构进行尺寸优化设计研究,考虑了杆件长细比、强度和稳定以及结构刚度等约束条件.杆件截面设计变量采用现行规格离散值,利用直接搜索法进行优化搜索.研究表明,大跨张弦桁架结构设计是由结构刚度条件控制的,直接搜索法与离散设计变量联合使用提高了优化搜索速度.     

一种具有张拉形式的创新拱结构桥梁

在传统拱结构的基础上,基于张弦结构原理,通过添加撑杆和拉索,依靠撑杆对桥体的预应力,减少拱结构在压力下的弯矩,以减少桥体载荷下的挠度。最终得到一种具有张拉形式的创新拱结构桥梁。基于创新设计,建立实物桥梁模型,并对其进行加载实验,比较前后两种模型实验结果,实验证明张弦结构的新型拱结构桥梁拥有更好的承载能力,有效提升结构刚度与稳定性。     

预应力值对张弦梁结构受力性能的影响分析

介绍了张弦梁结构的特点和受力机理．利用通用有限元程序对一个算例进行了静力分析，详细阐述了预应力大小对该结构受力性能的影响，可供结构设计参考．     

预应力混凝土组合桁架拱桥主要参数分析

组合桁拱是桁架拱和桁架梁的继承和发展,它结合了桁架拱和桁架梁的优点,组合成一种新的组合桁拱体系,它既有桁架梁的受力特点,又发挥了桁架拱的优势,并利用预应力技术,使组合桁拱的杆件断面设计得既轻又美观,跨越能力更大,在大跨径桥梁结构中占有一席之地,目前最大跨径为３３０ｍ,为此以浙江省千岛湖石门大桥为工程背景,对影响组合桁拱结构受力性能的设计参数进行了分析,结合组合杵拱桥施工方法,提出了组合桁拱的设计参     

新广州站三向张弦梁结构优化设计

基于运用APDL语言对新广州站工程三向张弦梁结构建立的参数化模型,利用一阶优化方法,对初始结构进行全构件截面和形状参数的综合优化.并在矢高和垂度确定的情况下,分别采用分级优化和综合优化分析了构件截面的合理取值.分析结果表明:矢高和垂度是三向张弦梁结构设计中极为重要的设计参数,新广州站三向张弦梁结构的最佳矢高为9.189 m,其垂跨比应不小于0.034,下弦垂度和上弦矢高的经济比值为0.22~0.23.上弦拱构件在结构中占的比重较大,可以通过减小拱截面的壁厚来降低结构的用钢量.并通过综合优化得到新广州站三向张弦梁的最佳梁弦刚度比为1.23×10-4.     

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。     

基于预应力监测的锚固边坡整体稳定性分析

为研究边坡锚索的预应力损失规律及其对边坡整体稳定性的影响,采用智能弦式数码穿心力传感器对多锚加固边坡锚索预应力进行了长期监测,并结合最小耗能原理的塑性极限分析上限法对多锚边坡的整体稳定性进行了分析。研究结果表明：锚索张拉后其预应力均会出现不同程度的损失,作用于每级边坡中上部的锚索其预应力损失程度最大且有明显的波动现象,波动范围为2%~4%,在锚索预应力损失的3个阶段中,快速损失阶段锚索预应力的损失比重最大,约占总损失率的70%~90%;对边坡进行锚索加固虽可以显著提高其整体稳定性,但不应忽略锚索预应力损失的影响;作用于边坡中下部的各锚索是控制边坡整体稳定性的关键,在后期维护中应着重加强边坡中下部各锚索的预应力补偿,以显著提高多锚加固边坡的整体稳定性。     

不同材质腰梁对锚索预应力损失的影响研究

为研究不同材质腰梁对锚索预应力损失的影响规律,依托青岛海天中心桩锚支护深基坑工程,结合现场实测和ABAQUS有限元数值模拟,阐明了3种不同材质腰梁作用下锚索预应力变化规律,并将模拟结果与实测结果进行对比分析。结果表明：模拟结果与实测结果变化规律基本一致;锚索预应力随时间的变化趋势较平缓,分为快速下降、稳定变化和基本稳定3个阶段;加载过程中,锚索应力由自由段向锚固段传递,逐渐传递到支护桩及桩后土体;影响锚索预应力损失的主要因素为突然卸荷引起的锚索回缩、土体蠕变和岩土体流变变形。最后对比分析了玻璃纤维增强聚合物(glass fiber reinforced polymer, GFRP)腰梁、混凝土腰梁和钢腰梁作用下锚索预应力损失规律,整体损失率分别为6.89%、14.74%、16.84%,表明GFRP腰梁具有控制锚索预应力损失的绝对优势,研究成果可为类似深基坑工程的设计提供参考和借鉴。     

桁式加劲梁悬索桥抗风动力特性分析

大跨悬索桥的抗风性能在大跨悬索桥梁设计中具有非常重要的地位,而桁式加劲梁由于其优良的空气动力稳定性在大跨悬索桥中经常被采用。本文以湘西矮寨特大桥实际工程为背景,通过舍弃目前常用的单主梁、双主梁或三主梁模式而采用按实际桁架的构成建立仿真三维梁单元模型的方法建立了整体结构的三维分析模型,利用ANSYS有限元软件对该结构体系进行动力特性的分析计算,得到了该桥型的横向、竖向、主缆、扭转以及耦合振动的频率和振型。分析结果表明,由于桁架结构和索、杆的共同工作效应,使得这种体系的整体刚度好,特别是主缆抵抗变形能力强,动力性能优越,具有很好的抗风性能,分析结果将会为该桥梁进一步的抗风、抗震等设计提供有益的参考。     

轻钢拱形屋面结构的优化设计与构造

结合实际工程设计 ,选取轻型薄壁钢管拱形屋面的矢高、拱形桁架高度、杆件截面面积作为优化设计变量 ,以轻型钢管拱形屋面的总造价最低为目标函数 ,建立了优化设计的数学模型 ,采用直接搜索法与准则法结合的综合优化设计方法 ,按规程要求对轻型钢管拱形屋面的几何外形及杆件的截面进行了综合优化设计 ,考虑了各种情况的荷载作用 ,编制了SLAOP软件 .