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.     

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。     

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.     

新型环箍穹顶全张力结构局部断索抗连续倒塌性能分析

为了探究一种由周边环形张拉整体和中部索穹顶组成的新型环箍穹顶全张力结构局部断索的抗连续倒塌性能,在分析其静力及动力特性的基础上,利用自编向量式有限元程序建立了环箍穹顶索杆张力结构的数值模型.考虑结构初始状态,采用等效荷载卸载法分析得到了该结构不同类型拉索破断后剩余结构的动力响应,包括结构位形、节点位移及构件内力等.分析结果表明,利用向量式有限元法能够有效地进行结构局部断索后的动力响应分析;张拉整体单元的拉索破断主要影响所在单元附近的拉索,不会形成连续倒塌;索穹顶内部的拉索破断对周边张拉整体结构影响较小,新型环箍穹顶索杆张力结构具有较好的抗连续倒塌性能.     

风缆系统对管线悬索桥动力特性的影响分析

目的研究大跨度管线悬索桥的自振规律、振型特点,分析风缆系统对管线悬索桥动力特性的影响,为管线悬索桥的抗风设计提供借鉴和参考.方法基于通用空间有限元分析软件MIDAS/Civil,建立大跨度管线悬索桥仿真模型,采用控制变量法分析了风缆布置平面与水平面夹角、风缆张拉力、风缆矢跨比、风拉索布置形式、稳定索布置形式等因素对管线悬索桥动力特性的影响.结果风缆与水平面夹角对结构横弯和竖弯振型频率影响较大,布置角度θ在0~30°范围内较为适宜;随着风缆张拉力的提高,结构的横弯和竖弯刚度增大,风缆张拉力设计计算时应具有一定的安全系数,建议取为1.5~2.0;在风缆张拉力一定的情况下,当风缆矢跨比小于1/10时,对结构反对称横弯振型频率影响显著;改变风拉索及稳定索布置间距对于结构动力特性影响较小.结论风缆结构设计参数对管线悬索桥的动力特性影响较大,将风缆系统各项设计参数控制在合理范围内可以显著提高结构的抗风性能.     

结构参数变化对独塔斜拉桥静力特性的影响

独塔混凝土斜拉桥的静力特性主要包括主梁受力及变形、支座反力、主塔受力及变形、拉索受力。通过改变主梁恒载重量、拉索倾角、无索区长度等结构参数,分析结构参数变化对结构受力的影响。分析结果表明,恒载重量增加会使拉索索力呈现线性增加趋势,斜拉索倾角增大对结构的受力有利,但需要考虑主塔高度增大带来的施工难度;无索区长度的增大对结构受力不利。在设计中需要考虑受力和施工的综合影响。     

幕墙自平衡体系结构承载性能研究

对幕墙自平衡体系结构承载性能进行研究有利于其设计。利用ANSYS软件对幕墙自平衡体系结构的承载性能进行了探讨,并讨论了幕墙自平衡体系结构矢高、拉索截面积、平衡杆截面积、拉索预应力、玻璃面板厚度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。     

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.     

预张拱桥

为了提高拱桥的刚度、稳定性、动力性能,提出了一种新的拱桥——预张拱桥,其结构原理是在1/4、1/2和3/4拱肋处设置刚性竖联连接拱肋与主梁,分别用预张索将跨中刚性竖联底部与1/4、3/4截面刚性竖联顶部连接,并施加预张力。从而预张拱桥的整体性、刚度和稳定性得到大幅提高,同时预张索的水平分力减小了部分拱脚推力。有限元分析表明,在不增加材料用量的前提下,通过减少横撑和吊杆材料用量来设置刚性竖联和预张索,预张拱桥的刚度、稳定性、动力性能等多项力学指标均优于传统柔性吊杆拱桥,拱肋最大压应力略有增加。新的结构体系对拱桥实现刚度提升、突破稳定性瓶颈提供了新的有效途径,并具有一定的美学价值和较好的工程应用前景,是一种具有竞争力的新桥型。     

片体对滑行艇横向抗倾覆性影响的数值研究

为提升滑行艇的横向抗倾覆性,提出了一种能够自由收放片体的新概念滑行艇,并对其单体和三体形态强迫横倾时的横向复原力臂和阻力进行了分析.首先,采用RANSE-VOF求解器计算无横倾时的阻力和航态,并开展试验进行验证.然后,模拟两种形态下不同固定横倾角静水中艇周围的绕流场,分析横倾角和片体纵横向位置对横向复原力臂和阻力的影响.研究结果表明:相比无横倾,当单体艇处于滑行阶段较小横倾时阻力显著下降,横倾角的增大使复原力臂更容易随航速增加而被提升;片体的释放能极大提升艇的横向抗倾覆性,且横倾角越大,效果越明显;当排水或半滑行阶段发生较小横倾时,片体横向比率应大于0.6,纵向应稍靠前,当发生较大横倾时,能够获得较大横向复原力臂的片体纵向位置随航速增加逐渐向后移动.     

斜拉桥塔-索-桥面连续耦合振动模型及其影响因素分析

针对端部激励下大跨度斜拉桥主塔、拉索与桥面梁协同振动问题,考虑拉索的初始垂度、倾角、阻尼及拉索重力弦向分力影响,引入拉索的高精度抛物线形,建立桥塔-拉索-桥面连续耦合非线性振动精细化模型,推导结构系统在桥面和索塔激励作用下的非线性振动方程,研究塔-索-桥面梁结构系统面内振动特性,并编制程序分析桥面与拉索频率比、桥面激励幅值、索力、拉索阻尼及拉索倾角对拉索振动特性的影响规律。结果表明:桥面梁与拉索频率比是系统发生大幅振动的直接诱因,其频率比为有理数时,系统将发生大幅振动,频率比接近2时将激发大幅主参数共振;桥面激励幅值和索力对拉索振动特性影响较大,拉索振幅随桥面激励幅值的增加呈非线性增加,随索力的增加呈先急剧减小,后趋于稳定;索的振幅随拉索阻尼增加而减小,但是减小幅度有限;实际工程中,拉索倾角对斜拉索振动影响较小。     

万米级跨度索网桥结构概念设计

从概念设计出发,提出一种新型索网承重式桥梁,通过改变缆索体系,增加桥梁的总体刚度来提高超大跨度桥梁的气动稳定性.鉴于传统材料的强度重量比不足,采用新材料,设计了一座主跨为10km的索网桥,进行了全桥的静力分析,并进一步进行了影响索网桥性能的各个参数的参数设计,包括索网系统布置形式、不同主梁材料等.最后采用非线性有限元方法详细分析了索网桥桥梁的静风稳定性能,为超大跨径索网桥的静风稳定性设计提供依据与参考.计算结果表明,采用新的结构体系和CFRP材料,建造10km跨度的超大跨度桥梁在理论上是可行的,其静风稳定性亦能满足世界上绝大多数台风区的要求.     

绳索长度误差对索网天线网面精度影响的分析方法

为分析绳索长度制造误差对索网天线网面精度的影响,提出了一种整体坐标迭代算法.该算法模拟了索网结构的自由节点在考虑绳索随机长度误差后向其他平衡状态运动的过程.分别使用该算法和有限元法分析了一个环形桁架天线计算模型,并将这两种算法的计算结果做了对比,验证了该算法的正确性、可行性和有效性.使用整体坐标迭代法分析了不同的误差分布、绳索长度公差和绳索预张力对网面精度的影响,并对网面综合误差与绳索长度误差、绳索预张力的关系进行了拟合分析,得到了满足工程需求的拟合关系式.     

基于新版《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的桥梁抗倾覆设计分析

新版《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG 3362-2018(以下简称新《桥规》)中首次明确规定了桥梁抗倾覆设计的计算方法.本文对新《桥规》进行了解读,阐述了桥梁倾覆的破坏特征状态,并以3×30 m连续箱梁为计算实例,分析影响桥梁倾覆稳定的因素,比如支座布置形式、支座间距、曲线半径等,得到如下结论:同样条件下,直线桥的倾覆稳定系数大于曲线桥,且随着曲线半径的逐步减小,曲线桥抗倾覆稳定系数也逐渐减小;支座间距对桥梁倾覆计算的影响最大,且随着支座间距的增大,倾覆稳定系数显著增大.     

新型装配式螺栓连接件极限承载力研究

本文提出一种新型装配式螺栓连接件。为了探究其抗剪极限承载力及变形特征,基于大型通用有限元分析软件ABAQUS建立其推出试件有限元模型,研究螺栓数量、混凝土强度及螺栓布置间距三个因素对其抗剪性能影响。研究结果表明:螺栓变形由弯剪作用控制;增加螺栓数量能大幅提高该连接件的极限承载力;增大混凝土强度能在一定程度上提高该连接件极限承载力;改变螺栓间距对该连接件极限承载力有一定影响。     

混凝土握裹层径向压力对带肋钢筋黏结性能影响试验研究

对于带肋钢筋的黏结性能,钢筋横肋与混凝土之间的咬合力起控制作用.混凝土握裹层的径向压力是研究带肋钢筋横肋与混凝土之间相互作用的重要条件.通过拉拔黏结试验测量了劈裂破坏过程中混凝土握裹层作用在带肋钢筋上的径向压力.试验中,在钢筋内开槽布置两个微型荷载传感器测量混凝土握裹层的径向压力,通过对6个试件开展拉拔黏结试验测定了不同厚度混凝土握裹层的约束作用.试验发现,在试件劈裂破坏过程中,钢筋肋前有效角不断变小,黏结应力与混凝土握裹层的径向压力成正比;试件劈裂破坏时,钢筋肋前有效角与保护层厚度成反比,黏结应力沿锚固段的分布受到保护层厚度的影响:当保护层厚度适中时,黏结应力分布均匀.另外,试验测得的混凝土握裹层径向压力最大值与考虑裂缝黏聚力的厚壁圆筒理论模型预测值吻合较好.     

螺旋线对斜拉索涡激振动特性影响的试验研究

为研究不同参数的螺旋线对斜拉索涡激振动特性和气动力的影响规律,进行了针对表面无螺旋线斜拉索和缠绕不同参数螺旋线斜拉索的节段模型风洞试验,螺旋线参数包括根数、直径和缠绕间距. 结果表明：斜拉索表面缠绕1根螺旋线的涡激振动振幅远大于2根或3根螺旋线;在亚临界雷诺数区,缠绕螺旋线斜拉索的平均气动阻力系数均小于无螺旋线斜拉索,最多可减小10.9%;缠绕2根螺旋线的斜拉索平均阻力系数整体比3根螺旋线小. 斜拉索表面缠绕间距s=8D（D为斜拉索直径）的2根螺旋线时,缠绕直径d<15 mm螺旋线的斜拉索涡激振动现象明显;d ≥15 mm的螺旋线可显著降低斜拉索涡激振动响应幅值,其脉动升力系数相较于无螺旋线斜拉索有明显降低,证明缠绕大直径螺旋线对涡激振动响应控制的有效性. 螺旋线的缠绕间距对斜拉索涡激振动的影响与螺旋线直径有关,当螺旋线直径较小时,缠绕间距对涡激振动的影响并不明显;当螺旋线直径较大时,间距的大小直接影响涡激振动的抑制效果.     

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.     

CFRP筋在活性粉末混凝土中的锚固性能

针对碳纤维增强塑料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastics)作为预应力筋或拉索时的锚固问题,提出了以活性粉末混凝土RPC(Reactive Powder Concrete)作为粘结介质的粘结式锚具.静载试验详细研究了CFRP筋的表面形状、锚固长度、根数和间距以及套筒内壁倾角等参数的变化对RPC的锚固性能的影响.试验结果表明,CFRP筋的表面形状对锚固性能的影响最为显著;对于抗拉强度不大于3 000 MPa的表面压纹CFRP筋,其临界锚固长度约为20倍CFRP筋直径;双根压纹CFRP筋锚固时的合理筋间距不宜小于1倍CFRP筋直径;本文提出的平均粘结强度和临界锚固长度计算公式具有较好的适用性.     

焊钉连接件抗剪承载力试验研究

为建立组合桥梁使用的大尺度焊钉连接件抗剪承载力设计计算方法,通过26组71个焊钉连接件模型推出试验比较分析了混凝土抗压强度及焊钉的抗拉强度、直径、长度等对焊钉连接件抗剪承载力的影响;基于国内外255个模型推出试验结果提出了双折线型焊钉连接件抗剪承载力计算式.研究结果表明,焊钉连接件抗剪承载力在混凝土强度较高时仍取决于焊钉杆部与混凝土的组合作用;提出的设计计算式在常用的混凝土强度等级C35～C60范围内能够更合理地偏于安全的计算焊钉连接件抗剪承载力;可适用于使用混凝土强度等级C15～C80、焊钉长径比大于4且直径9～30mm、长度50～400mm的组合桥梁结构焊钉连接件的设计.