单层平面索网点支式玻璃幕墙动力性能研究

考虑单层平面索网支承与幕墙玻璃之间的协同工作,建立结构体系的有限元模型,对有限元模型进行瞬态动力分析.通过有限元程序对索网幕墙体系中的钢索直径、钢索预拉力、幕墙玻璃网格尺寸、玻璃厚度对其动力性能的影响进行了研究,得到该幕墙结构在地震动力作用下的动力特性.研究表明,单层索网幕墙结构体系响应具有较强的非线性,钢索预拉力、幕墙玻璃网格及其厚度对结构动力性能影响较大.此外,结构体系刚度与幕墙玻璃密切相关.     

点支式玻璃幕墙单层索网体系承载性能试验研究

为了研究索预应力和玻璃刚度对索网幕墙承载性能的影响,参考北京新保利大厦二期工程,进行了1 ∶ 10比例的点支式玻璃幕墙单层索网模型试验.试验中分三级对索网进行预应力施加,在各级预应力下以及安装玻璃后施加水平荷载研究索网的承载性能,并和有限元计算结果进行对比.试验结果表明:水平荷载越大,增加索网预应力对降低索网变形的作用相对越小;考虑玻璃刚度减小了索网变形和索内力,对索网幕墙的承载性能有所贡献.     

单层索网点支式玻璃幕墙自由振动

阐述了单层索网点支式玻璃幕墙自由振动特性分析的特点,编写了相应的有限元程序,对索网结构的自振频率进行了计算分析,并讨论了节点质量、拉索截面积、拉索预应力等因素对其自振频率的影响。研究结果表明,单层平面索网幕墙结构自振频率密集,具有较强的非线性。     

索网张力结构初应力分析新方法及结构特性

索网张力结构是一种预应力自平衡结构体系,具有静不定、动不定特征.初始预应力分布计算是张力结构受力分析的基础.文中从力密度法基本方程出发,采用线性调整理论,建立了一种新的张力结构初始预应力分布计算方法,并将这一方法运用于马鞍型单层索网体系初始预应力分布的求解,在此基础上分析了不同预应力水平对体系自振特性、静力承栽力的影响.最后,对该体系的结构特性进行了分析.     

单层索网点支式玻璃幕墙的承载性能研究

利用ANSYS7.0软件对单层平面正交索网结构承载性能进行了探讨,并讨论了玻璃自重、跨度、索的截面积、风荷载、预应力等因素对其承载性能的影响,得到了一些有实用意义的结论,对单层正交索网结构设计具有指导作用.     

考虑温度变化的单层索网幕墙结构固有振动

为研究单层索网幕墙结构固有振动特性,考虑温度变化及几何非线性影响,采用连续化理论导出了单层索网幕墙结构非线性振动方程.利用Galerkin方法及L-P法求出了单层索网幕墙结构固有振动的近似解,并讨论分析了温度的改变量、振幅、初始拉力对单层索网幕墙结构固有振动的影响.算例表明:随着温度的降低,振幅、初始拉力的增大,单层索网幕墙结构振动频率将变大.     

大跨度Kiewitt型弦支穹顶结构的自振特性分析

弦支穹顶结构是由单层球面网壳和下部张拉体系组合而成的一种新型的空间结构体系,以120m跨度K8型弦支穹顶结构为例,采用分块兰索斯(Lanczos)法对其自振特性进行了分析,分析时考虑拉索预应力、撑杆高度、结构跨度和荷载等4个因素对结构自振频率的影响。结果表明:当拉索预应力增大到一定程度,再增加预应力对结构的自振频率影响有限;结构自振频率随着撑杆高度的增加而增大;小跨度弦支穹顶与单层网壳自振模态相当接近,但大跨度弦支穹顶与同等跨度下的单层网壳自振模态明显不同。     

大跨度 Kiewitt 型弦支穹顶结构的自振特性分析

弦支穹顶结构是由单层球面网壳和下部张拉体系组合而成的一种新型的空间结构体系,以120m 跨度 K8型弦支穹顶结构为例,采用分块兰索斯(Lanczos)法对其自振特性进行了分析,分析时考虑拉索预应力、撑杆高度、结构跨度和荷载等4个因素对结构自振频率的影响.结果表明:当拉索预应力增大到一定程度,再增加预应力对结构的自振频率影响有限;结构自振频率随着撑杆高度的增加而增大;小跨度弦支穹顶与单层网壳自振模态相当接近,但大跨度弦支穹顶与同等跨度下的单层网壳自振模态明显不同.     

隐式单索夹持式玻璃幕墙承载性能的试验

为研究预应力、玻璃刚度、耐候胶及套管对隐式单索夹持式玻璃幕墙承载性能的影响,进行了试验研究。并在各级预应力以及安装玻璃后施加平面外荷载的条件下研究体系的承载性能,同时进行测试来比较打胶及设置套管前后的承载性能差异。此外,还获取了预应力、玻璃刚度及荷载条件下体系的自振频率。试验结果表明:平面外荷载越大,增加钢索预应力对降低体系变形的作用越小;玻璃自重对体系的自振频率影响远大于刚度的影响;耐候胶及套管对承载性能的影响较小。     

单层平面索网幕墙结构非线性分析

针对单层平面索网幕墙结构静力分析的特点,提出了二节点直线杆单元有限元模型。建立了非线性有限元基本方程,利用Newton-Raphson法进行计算,编写了相应的有限元程序。结合实例对索网结构的位移和应力进行了计算分析,并与ANSYS软件计算结果进行了对比,二者吻合较好。分析结果表明此单元模型有较好的精度,能适用于单层平面索网幕墙结构的非线性分析。     

±800 kV悬索拉线塔静力稳定性研究

针对±800 k V悬索拉线塔立柱的静力稳定性问题,首先基于广义变分原理推导斜拉线的等效弹性模量公式,然后根据应变能相等得到了立柱的等效截面属性,再根据悬索拉线塔立柱的受力特点,将其简化为下端铰接、上端弹性支撑的等截面压杆,最后基于压杆稳定理论得到拉线塔立柱的计算长度系数μ与初始预拉力和风速的关系.研究结果表明:背风侧立柱在垂直线路方向以及迎风侧立柱的静力计算长度系数可取值为1;风荷载及初始预拉力对背风侧立柱沿线路方向的静力计算长度系数有较大的影响,当初始预拉力较小时,其静力计算长度系数随风速的增大而迅速地增大,但当初始预拉力超过某值之后,背风侧立柱的静力计算长度系数受风速的影响较小.     

碳纤维材料单层索网非线性主共振的特性

为了指导碳纤维材料单层索网抗风和抗震设计,采用连续化理论研究了主共振特性。考虑温度变化及几何非线性影响,基于动力学理论建立了碳纤维材料单层索网在外激励作用下的振动控制方程,采用Galerkin原理及KBM法求得了碳纤维材料单层索网的非线性主共振近似解及对应的定解。在把碳纤维单层索网与钢丝单层索网比较的基础上,讨论分析了温度、外激励、谐调参数、外阻尼等因素对单层索网非线性共振的影响。算例表明:轴向刚度相同碳纤维索网抗振性能优于钢丝索网。     

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。     

基于频率法的单索玻璃幕墙索力模拟分析

为研究频率法在单索玻璃幕墙拉索索力监测中的准确性,基于某单索玻璃幕墙索力监测项目,采用有限元软件ANSYS建立幕墙拉索在不同边界条件下的振动模型,分析模拟频率与实测频率之间的关系,结果表明：幕墙拉索的边界条件更接近两端固支,并且短索更明显;高阶频率（n=3~6）较低阶频率（n=1~2）更稳定。将幕墙拉索的实测频率与边界条件为两端固支的模拟频率（n=3~6）进行比对,得到弦理论公式的频率修正系数为0.968,提出索力修正计算公式,其适用于长细比在270~340之间的单索玻璃幕墙拉索。采用弓式测力计法对修正公式进行验证,索力相对误差为-5.4%,表明该修正公式能有效提高索力计算精度。     

泥石流冲击作用下CFRP加强型柔性索网体系动力响应分析

为了使泥石流柔性防护索网体系具有更好的耐久性和抗冲击性,将轻质高强、耐腐蚀性较好的碳纤维复合材料(CFRP)与索网结合,提出一种加强型柔性索网体系.通过九组静力拉伸试验、并运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟,研究CFRP材料对筋材静力性能的影响,研究冲击荷载作用下单索、组合索以及索网在粘贴碳纤维布后的动力响应,探讨碳纤维布对柔性索网抗冲击性能的影响,并与无碳纤维布的情况进行对比分析.结果表明:在拉伸试验中,碳纤维布对于筋材的屈服强度有明显的提升作用,但对拉伸强度的提升不明显;在模拟的冲击过程中,粘贴碳纤维布的钢索整体刚度有一定的提升,同时在各级冲击荷载作用下的位移有所减小;碳纤维布在不发生失效的情况下能分担一部分钢索应力;冲击点附近以及钢索固定端处的碳纤维布容易发生失效破坏,致使钢索应力产生“突变”现象.     

考虑频率测试结果不确定性的拉索索力识别方法

频率法广泛应用于斜拉索和吊杆的索力实测中,但由于仪器误差和噪声的影响,频率测试结果具有一定的不确定性。为研究该不确定性对索力计算结果的影响,基于区间反演分析的思路,提出了一种考虑频率测试结果不确定性的拉索索力识别新方法。首先推导了两端弹簧转动支承拉索自由振动的特征方程,然后将实测多阶频率的上下限作为已知数代入该频率方程,即可识别索力和边界条件的可行解区间域。数值计算结果表明:能有效识别出拉索索力和边界转动刚度,且识别结果的精度随着所采用的频率数量的增加而增加。通过对某实际拱桥吊杆的索力识别,验证了该方法的工程可行性。