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 .     

大跨度空间钢管桁架结构的风振响应和风振控制研究

为了获得大跨度空间钢管桁架结构在风荷载作用下的实时受力、变形情况和风振系数,本文采用自回归法编制计算程序,数值模拟具有空间相关性的大跨度空间钢管桁架结构的多点风速时程,根据由风速时程转化的作用于结构的风荷载时程对两个大跨度空间钢管桁架结构进行风振响应分析和风振系数的计算.结果表明,编制的计算程序可较好地模拟大跨度空间钢管桁架结构的空间点风速时程,计算所得风速时程的功率谱与目标功率谱吻合较好;采用粘滞阻尼器后结构节点位移及杆件应力振动幅值均有所降低,可有效地减小结构的风振响应;根据风振响应的计算结果给出了可供设计参考的结构风振系数.     

非落地钢管桁架拱结构稳定性能

由于使用空间的需要,钢管桁架拱多为非落地拱,支承于桁架柱或其他结构上.桁架柱或其他结构的刚度的变化,会直接影响钢管桁架拱的稳定性能.本文在考虑刚度等效原则的基础上,根据线弹性稳定理论,推导出非落地钢管桁架拱结构面内、外临界荷载表达式.根据面外失稳临界荷载值不小于面内失稳临界荷载值的原则,沿圆弧拱侧向等距离布置侧向支撑,以防止其发生面外失稳,进而确定出侧向支撑的布置数目.分析得出圆弧拱的半径对侧向支撑的数目没有影响;随着桁架拱的开角(矢跨比)、桁架拱截面高度的增大,侧向支撑的数目增多;随着桁架拱截面宽度的增大,侧向支撑的数目减少.最后得出侧向支撑数目与无量纲参数f/L、h/b的关系表达式.     

Warren式钢管桁架抗震性能的变参数分析

钢管桁架结构的研究偏向于具体工程实例的研究,没有形成比较通用的设计计算方法。为了得到影响钢管结构力学性能的关键参数,为管桁结构的概念设计提供依据。利用振型分解反应谱法,通过ANSYS有限元软件,对Warren钢管桁架在高跨比H/L、截面宽高比W/h和榀间距S等参数变化下的桁架抗震性能进行了变参数分析。通过分析得到桁架结构的高跨比H/L对Warren式钢管桁架动力响应的影响最为显著。在进行Warren式钢管桁架的设计时,建议将桁架的高跨比控制在1/28以内,截面的宽高比控制在1/2.3以内,榀间距控制在4～6.6 m之间,三个变参数在这一区间取值比较合理。分析结果对于钢管结构抗震性能的概念性设计具有参考价值。     

用杆件截面递增迭代法对位移约束桁架进行优化设计

采用杆件截面递增迭代法,对具有位移约束的桁架进行优化设计.在迭代公式中,杆件截面增量的权重采用杆件各自的应变比能,保证了迭代收敛的稳定性.为提高优化设计的收敛速度,提出一种迭代加速因子,它既保证了优化设计解的精度又提高了收敛速度.通过对三杆平面桁架、n节间平面桁架进行优化设计研究,验证了该方法的有效性,为大型结构优化设计奠定了基础.     

落地式钢管桁架拱抗震性能的参数分析

钢管桁架结构的研究偏向于具体工程实例的研究,没有形成比较通用的设计计算方法.为得到落地式钢管结构的关键影响参数,为管桁结构的概念设计提供依据,利用振型分解反应谱法,通过ANSYS有限元软件,对落地式钢管桁架在高跨比H/L、截面宽高比W/H和榀间距S等参数变化下的桁架抗震性能进行参数分析.通过分析发现结构的高跨比H/L对落地式钢管桁架动力响应的影响最为显著.在进行落地式钢管桁架拱的设计时,建议将拱的高跨比控制在1/32≤H/L≤1/8,截面的宽高比控制在1/1.2以内,榀间距控制在4m以外,但榀间距不宜过大.分析结果对于钢管结构抗震性能的概念性设计具有参考价值.     

钢管拱桁架在地震作用下的动力响应研究

研究了单榀钢管空间拱桁架在地震荷载作用下的动力响应。采用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元动力分析程序,探讨了该结构在竖向输入El-centro地震波作用下的动力响应,以及在各级地震荷载作用下,如何计算拱桁架的动力响应。指出结构的位移和内力响应随地震加速度峰值的增加呈非线性变化;支座附近的杆件塑性应变响应最大,发展最快,首先达到材料的极限应变而退出工作;在地震响应中,该结构支座附近的杆件是最薄弱的部位。     

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.     

空间桁架扭转惯性矩的计算

本文根据薄壁杆件理论和受扭构件的抗扭等效及平面系统的抗剪等效的概念,利用一个满足一定要求的等效梁代替空间桁架结构,借助于封闭截面薄壁梁的扭转惯性矩计算公式,导出了适用于具有平行弦的任意多边形及多种腹杆体系空间桁架的换算扭转惯性矩公式,为空间桁架结构的扭转变形计算提供了一个简便易行的方法。     

一种水上电动飞机支撑结构分级优化方法

针对某水上电动飞机浮筒支撑杆稳定性和装备预留空间的问题,分别从拓扑,尺寸,形状3个方面进行分析,设计一种轻量化且有良好气动外形的支撑结构.首先在已有飞机载荷与设计区域大小的情况下,基于拓扑优化方法对支撑架的包络空间进行迭代计算,得到最优传力路径,获取合理的节点位置和杆件连接方式.其次在ANSYS和iSight中采用多岛遗传算法对杆件截面尺寸参数进行联合优化,得到各个截面的最优尺寸,最终获得的结构形式既满足强度要求,且与原结构重量相比减轻了13.6％;最后通过"翼型"整流罩结构的使用减小杆件的阻力值,降低桁架结构对飞机气动性能的影响.新方案旨在为水上飞机支撑架设计提供一种新思路,也为相似的类桁架结构优化提供理论依据和技术支持.     

钢桁架结构损伤检测的柔度曲率幅值突变系数法

为了对钢桁架结构的损伤情况进行比较准确的检测,应用了柔度曲率幅值突变系数法.首先应用ANSYS对钢桁架结构的单个或多个损伤同时出现的情况进行了数值模拟,然后用一个钢桁架模型对ANSYS的计算结构进行实验验证.数值模拟的结果表明:用柔度曲率幅值突变系数法可以对钢桁架结构单个或多个结构同时出现的情况进行比较准确的判定.实验结果与数值模拟结果基本吻合.     

悬索桥施工过程钢桁梁应力控制分析

悬索桥施工过程中,钢桁梁线形随主缆的大位移不断变化;同时伴随着钢桁梁受力的增加和结构刚度的增加。钢桁梁杆件应力在这些因素的影响下,往往施工过程应力要比成桥状态应力大许多。同样不同的施工顺序和方法在施工过程中对钢桁梁杆件应力的影响也是不同的。通过对矮寨悬索桥钢桁梁新施工方法过程中杆件应力监控来分析钢桁梁杆件应力在施工过程中的变化规律。并和坝陵河大桥施工过程中钢桁梁杆件应力进行比较分析。为新施工方法完善和积累经验奠定基础,也为以后钢桁梁杆件的设计和施工方案的选择提供参考。     

内藏桁架的混凝土组合低剪力墙试验

提出了内藏桁架(包括钢桁架、钢筋桁架及钢钢筋组合桁架)混凝土组合剪力墙,该新型组合剪力墙包含2种组合:不同受力体系,桁架与剪力墙的组合;不同材料,型钢与混凝土的组合,形成了双重组合剪力墙.进行了6个1/3缩尺的剪力墙的抗震性能试验研究,包括普通混凝土剪力墙、内藏钢框架混凝土剪力墙、内藏钢筋桁架混凝土剪力墙、内藏钢框架钢筋桁架混凝土剪力墙、内藏钢桁架混凝土剪力墙及内藏钢钢筋组合桁架混凝土剪力墙.在试验研究基础上,对比分析了各剪力墙的刚度及其衰减过程、承载力、延性、滞回特性、能耗及破坏特征.试验表明,内藏钢框架及内藏不同材料桁架混凝土剪力墙的抗震性能比普通混凝土剪力墙明显提高.建立了内藏桁架混凝土剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好.提出了该新型剪力墙抗震设计的建议.     

矩形钢管混凝土大跨度带悬挑桁架的试验研究

矩形钢管混凝土桁架能充分发挥钢管混凝土的受力性能,是适用于大跨度结构的结构形式。本文通过对2个大尺寸的大跨带悬挑矩形钢管混凝土桁架和矩形钢管桁架模型对比试验,考察了该桁架结构的破坏形态、变形特点和承载性能。试验结果表明,填充混凝土的钢管混凝土桁架试件的刚度提高、变形减小,极限承载力也有所提高,填充混凝土可以有效防止受压钢管壁的局部屈曲,试件破坏受材料的强度控制;采用直接焊接节点连接的钢管桁架和钢管混凝土桁架中腹杆和弦杆在节点处的杆端弯距较大,其对节点承载力的影响不可忽略,在设计中应加以考虑。     

钢桁腹式混凝土组合箱梁的挠度计算

为了研究钢桁腹式混凝土组合箱梁的挠度计算方法和影响其挠度变化的因素,将钢桁腹杆换算为具有等效厚度的换算钢腹板,对悬臂板纵向位移函数进行修正,再利用变分法原理推导综合考虑腹杆剪切变形和剪力滞效应的挠度计算公式.运用有限元软件ANSYS建立组合箱梁的有限元模型,对有限元数值计算值和理论计算值进行比较分析,并在此基础上研究高跨比和腹杆水平倾角对组合箱梁由腹杆剪切变形和剪力滞效应产生的附加挠度的影响.研究结果表明:对组合箱梁悬臂板纵向位移函数进行修正可提高挠度计算精度;对于处于合理高跨比的组合箱梁而言,其腹杆的剪切变形和剪力滞效应产生的附加挠度不可忽略;组合箱梁腹杆水平倾角仅会对腹杆剪切变形引起的附加挠度产生影响.     

浅析输煤钢桁架栈桥的振动原因及控制措施

在煤炭工业领域中由于输煤钢桁架栈桥的大跨度,超长度,其结构振动问题日益严峻,严重影响结构的承载力及安全舒适度。本文在分析研究输煤钢桁架栈桥的振动基础上,提出了钢桁架振动的控制措施,得出了一些结论。     

钢桁架-混凝土板组合屋盖结构静力特性研究

详细介绍了一跨度为44m立体钢桁架-混凝土板组合楼盖的结构形式。采用基于壳单元和杆单元的有限元模型对组合空间桁架结构与普通钢桁架结构进行理论分析,对比得到了组合空间桁架结构的位移、轴力及混凝土板应力。介绍了组合空间桁架各杆件及上弦节点设计。研究表明。组合空间桁架上层混凝土板受压,应力分布比较均匀,可以充分发挥材料的强度,有效地节省材料;上弦杆轴力较普通钢桁架小的多;下弦杆轴力分布由支座向跨中逐渐增大;腹杆轴力分布由支座向跨中逐渐减小。     

钢桁梁制造和拼装误差对桁架内力的影响分析

钢桁架作为主梁,杆件众多,无论是制造还是拼装都不可避免地会产生误差,由于钢桁梁的施工流程多且复杂,很难去消除这些误差,导致误差常常不得不被强制消除。但是采用强制拼装手段会引起结构在恒载下的次内力。通过对杆件误差产生来源和对于误差引起杆件次内力的分析计算方法做了分析。同时通过对矮寨悬索桥钢桁梁杆件的应力监控,得出实际内力和理论计算内力的差别。由此来分析推断结构由于误差产生的次内力。为以后钢桁梁杆件的设计和控制提供参考。     

北盘江大桥悬索桥钢桁加劲梁施工技术

北盘江大桥为主跨636 m单跨双铰钢桁加劲梁悬索桥.介绍北盘江大桥钢桁加劲梁拼装、架设施工技术.