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．     

宣城体育馆弦支穹顶结构预应力施工研究

预应力张拉施工技术是弦支穹顶结构建造过程的关键技术之一,预应力拉索张拉施工质量直接影响结构的成型状态。采用有限元软件对宣城市体育馆弦支穹顶结构施工过程进行了全过程模拟分析,并用频率法对拉索张拉施工过程中的索力进行了跟踪监测,然后将有限元模拟得到的索力计算值与实测值进行了对比分析,分析结果表明,张拉完毕后建立的拉索有效预应力实测值与计算值较吻合,采取的张拉施工方案合理有效。     

环形辐射状预应力张弦梁钢屋盖张拉优化

为确定结构的刚度特征及各榀张弦梁下弦拉索之间索力影响关系,采用了传统的顺序张拉法对某体育馆环形辐射状预应力张弦梁钢屋盖进行了分析.结果表明该结构较柔,导致了各拉索之间索力影响较大.根据该结论,按照对称均匀的原则选取了3种张拉方案,即一阶段张拉、两阶段张拉及三阶段张拉,运用逆向分析思路对下弦拉索进行虚拟张拉的对比仿真分析,分析过程中对拉索索力及结构位移进行了全过程的动态追踪,得出方案三为最优方案,并指出对于柔性预应力钢结构应采用逆向分析思路进行仿真分析,确定合理的张拉顺序及张拉级别有利于结构的受力与变形,并保证施工阶段结构的可靠度.     

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.     

悬索桥张拉锚跨索股施工控制技术

针对悬索桥张拉锚跨索股纠偏索塔偏位的新施工工艺,利用悬索桥主缆无应力长度不变的原则,确定锚跨索股张拉预留量的计算方法;根据悬索桥施工控制理论和有限元程序,研究分阶段分批张拉锚跨索股施工控制技术。结果表明:施工过程中应将各索股之间的应力差控制在150MPa以内,塔顶相对偏位控制在5 cm以内,经过循环张拉后,成桥阶段各索股实测索力与理论索力差值的最大值占理论索力的5%,索力均匀;施工过程中确定的锚跨索股预留量为53 cm,该预留量的计算方法简单、准确。     

温度对连续拱桥体外预应力张拉应力、伸长量影响分析

天水市双桥大桥连续拱桥体外束张拉采用分步张拉的施工方法,张拉周期近一年,期间温度变化对体外束内应力及张拉伸长量存在较大影响。本文对体外束分阶段张拉过程中伸长量偏差进行原因分析,指出了分阶段张拉周期内温度变化是造成应力束伸长量较理论值出现较大偏差的主要原因,探究了阶段性预应力损失与温差、伸长量偏差之间的关系。并在该桥梁施工过程中得验证。为今后施工类似桥梁体外束张拉计算提供借鉴。     

京沪高速铁路矮塔斜拉桥拉索施工中的索力控制

研究目的在矮塔斜拉桥施工过程中,拉索的索力控制至关重要。为保证京沪高速铁路工程天津枢纽津沪联络线斜拉桥索力张拉施工的顺利进行,本文采用了修正的索力计算公式、影响矩阵法两种理论计算方法指导斜拉索的初张拉、终张拉。研究结论实践证明,理论计算方法科学、合理,计算值与实测值之间的误差控制在±5%以内,且满足索力控制要求,对类似结构的施工及过程控制有着较大的借鉴作用。     

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.     

钢-混组合结构蝶形拱桥索力优化

以中承式钢-混组合结构蝶形拱桥为研究背景,对以异型拱为代表的拱桥的索力优化问题进行研究。运用MIDAS/Civil软件建立桥梁结构的有限元模型,通过对比分析不同张拉索力下的拱肋轴力、弯矩、应力以及索力不均匀程度,确定最合理的吊杆张拉力,同时对4种不同的张拉方案从拱肋轴力、拱肋弯矩、主梁应力以及吊杆内力等方面进行对比分析,以确定最优的吊杆张拉顺序,最后以确定的吊杆张拉力和张拉顺序对吊杆进行验算。研究结果表明,该蝶形拱桥的第二次吊杆张拉力选取中索450kN、边索550kN较为合理,最优的张拉方案为先张拉拱顶两侧的两根吊杆,再张拉拱顶吊杆,然后从拱脚向拱顶对称张拉,吊杆的最大应力和应力幅均满足规范要求。     

预应力混凝土工型梁施工期间力学性能分析

探讨了预应力混凝土工型梁在施工期间受力性能问题。以30m跨度一片后张法预应力混凝土工型梁为研究对象,根据5种不同施加预应力顺序,采用桥梁规范方法、等效荷载法以及有限元分析程序ANSYS三种方法对该预应力工型梁在张拉预应力时的受力性能进行了计算,并将各种方法计算结果进行了对比。计算结果表明,不适当的预应力张拉顺序,可能会引起该工型梁上缘混凝土开裂,在张拉该工型梁预应力时应引起重视。本文计算结果已为该预应力混凝土工型梁张拉预应力施工提供参考。     

葵花双撑杆型索穹顶预应力及多参数敏感度分析

提出了一种新颖的葵花双撑杆型索穹顶结构,具有斜索数量少、施工张拉成形方便、可有效防止环索滑移等显著特点;基于节点平衡方程,给出了全套预应力态索杆内力的递推计算公式,对结构的下弦环索数、矢跨比、下弦节点位置、是否开设内孔等参数做了72个算例,并验证了预应力态索杆内力计算公式是精确解.分析结果表明,结构预应力态时索杆内力从内圈向外围是成倍递增的;下弦节点位置沿竖向与水平向发生改变后,均使预应力态索杆内力发生较大的变化;矢跨比在0.1～0.2范围内时,矢跨比对索杆内力的影响较小;说明了结构矢跨比、结构中部是否开孔属非敏感性参数,而下弦环索数、下弦节点位置则属敏感性参数,在进行结构设计时应重点考虑.该结构形式的提出为索穹顶的选型、设计计算和施工提供了新方案、新思路.     

圆形平面轴对称索穹顶结构成形后的刚度计算

根据文献１滑移索单元迭代计算的基本思想,针对脊索呈辐射状分布的轴对称索穹顶结构,提出了成形后的刚度计算方法。利用Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ坐标描述法建立了受压桅杆及拉索的大位移切线刚度矩阵,基于虚功原理建立了索穹顶结构的非线性静力平衡方程,给出了滑移索单元计算的基本公式、方法和步骤,并进行了实例计算。结果表明,方法是可行的,可供设计和施工时参考。     

大跨度斜拉桥施工过程索力和线形双控研究

为了使斜拉桥在成桥后达到合理状态,必须拟定合理的施工状态,即在施工过程中使斜拉索力和结构位形同时达到理想状态.采用一阶最优化计算方法,以成桥后结构的弯曲应变能和主梁的线形为目标函数,以斜拉索的初始张拉力和主梁节段的预抛高值为设计变量,建立了斜拉桥施工控制的空间非线性有限元分析模型,并以某大跨度预应力混凝土斜拉桥为例,模拟了混凝土主梁的悬臂浇筑过程.结果表明,该方法可使成桥后主梁的线形和结构的内力得到合理控制,从而可有效地确定斜拉桥的合理施工状态.     

缆索吊装系统主索的受力与变形计算

针对目前悬索理论复杂、不便于施工技术人员掌握的特点,本文提出了一种计算缆索吊装结构受力和变形的简易方法,并应用该方法进行了案例分析,准确计算出主索系统的拉力、挠度和安全系数,验证了该方法的有效性.本文提出的简易计算方法有助于施工单位设计缆索吊装系统,还可用作施工现场控制的依据,提高施工的安全性.     

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.     

斜拉桥的索力测试及其参数识别

对采用频率法测定斜拉桥索力时的若干问题诸如索的刚度,索的垂度,索的边界条件等因素对索力测试精度的影响进行了比较详尽的分析,并通过索力标定、对索的参数进行识别,最后通过番禺大桥的实测表明根据所测频率基于振动原理所获的索力在一般情况下具有相当的精度,可以满足斜拉桥施工控制的需要。     

拉索应力波传播速度与能量衰减特性试验研究

通过在单根钢丝、无张力索及张拉索上进行不同声源的声发射试验,分别获得了应力波在不同传播介质中的首波波速、能量衰减规律及频谱变化情况.结果表明:单根钢丝上的首波波速接近圆杆一阶纵波理论值,拉索中的首波波速则略小于钢丝;索中能量衰减,受张拉力影响,张紧的拉索能量衰减要远小于无张力索,实桥拉索可采用0.447这一实测能量衰减因子进行断丝源的能量反演.     

等效预张力大跨度弦支穹顶预应力施工过程的正算法

为了准确模拟大跨度弦支穹顶预应力施工过程,建立符合实际施工顺序的结构施工初始态,对预应力施工过程的力学分析方法进行了研究.根据工程实践,总结了大跨度弦支穹顶预应力施工过程的特点,分析了状态变量叠加法、反分析法、生死单元法在其应用上的不足.结合非线性有限元分析方法,凝练了基于等效预张力的预应力施工过程正算法,并给出了具体的实施方法和步骤.以常州体育馆钢屋盖工程为算例,验证了正算法用于预应力施工过程力学分析的可行性和适用性.最后指出,基于等效预张力的正算法预应力施工过程力学分析,综合考虑了支撑与刚构的非线性接触、索力的相互影响、施工临时结构体系的转换、结构几何非线性等施工多因素耦合效应,能够准确跟踪结构在各施工阶段的状态.     

基于差值法的矮塔斜拉桥施工阶段初张索力确定法

以广州沙湾特大桥为工程背景介绍了确定矮塔斜拉桥施工阶段初张索力的实用方法.该方法是基于正装分析的差值迭代法,借助现有的有限元结构分析软件即可得到满足精度要求的索力.该方法避免了大型矩阵的计算,具有收敛速度快,精度高等优点,在实际工程中有一定的实用价值.     

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。