滑动环索连接节点在弦支穹顶结构中的应用

提出了弦支穹顶结构滑动环索节点的连接方式 ,应用冷冻升温结构分析方法研究其受力性能 ,并与非滑动环索连接节点的计算结果进行对比 .计算结果表明 ,当结构承受半 (偏 )跨荷载时 ,滑动环索的连接方式对上部网壳结构的受力性能几乎没有影响 ,但却可以大大降低环索、斜索和撑杆的内力幅值 ,使其均衡 ,极大地改善弦支穹顶结构的受力性能     

Analysis of tensioned membrane structures considering cable sliding

In routine design of tensioned membrane structures, the membrane is generally modeled using space membrane elements and the cables by space cable elements, with no sliding allowed between the membrane and the cables. On the other hand, large deflections are expected and sliding between the membrane and the cables is inevitable. In the present paper, the general finite element code ABAQUS was employed to investigate the influence of cable sliding on membrane surface on the structural behavior. Three analysis models were devised to fulfill this purpose: (1) The membrane element shares nodes with the cable element; (2) The cable can slide on the membrane surface freely (without friction) and (3) The cable can slide on the membrane surface, but with friction between the cable and the membrane. The sliding problem is modeled using a surface - based contact algorithm. The results from three analysis models are compared, showing that cable sliding has only little influence on the structure shape and on the stress distributions in the membrane. The main influence of cable sliding may be its effect on the dynamic behavior of tensioned membrane structures.     

碳纤维复合材料索斜拉桥的设计与测试

为了解碳纤维复合材料(CFRP)索斜拉桥的结构性能、施工技术以及长期性能,进行了中国首座CFRP索斜拉桥的设计和应用研究。阐述了该桥主要部件的设计要点,采用有限元法分析了其整体受力性能;结合该桥的建造,研究了中等长度CFRP拉索的制备工艺和安装工艺;根据施工过程仿真分析结果,提出拉索的张拉方案,并在拉索张拉期间,对主梁、主塔及拉索进行了全面的测试。测试结果表明,测试值与理论值吻合良好,CFRP拉索中各根筋材受力均匀性很好。该桥在建造期间的测试、分析以及经过2年多的使用充分表明,CFRP拉索在中国斜拉桥上的初次应用是成功的。     

桥梁内部预应力钢绞线应变的长久监测与分析

重点研究应用埋入式光纤光栅传感器对正在施工中桥梁的预应力钢绞线应变进行跟踪监测的测试方法，分析温度、横向应变等多种因素对测量结果有效性的影响，同时考察了预应力钢绞线在复杂施工环境中的力学行为．研究发现在温度变化较大时应该对测量结果进行温度补偿，同时在非均匀横向应变场作用下光纤光栅不再遵循布拉格条件，对此应做进一步的研究分析，试验结果表明光纤光栅传感器具有易埋入、抗干扰能力强、可对应变进行绝对测量等优点，非常适合于结构内部健康的长期监测。     

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.     

新广州站中央采光带杂交结构受力性能分析

为了了解新广州火车站中央采光带杂交结构体系的受力性能,讨论了其下部索杆体系的预应力设计水平,分析了结构体系中柔性构件对其静力性能的影响,并对其进行了特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,文章最后讨论了上弦钢杆件截面、钢拉杆和下弦拉索截面及其预应力对结构竖向刚度的影响.计算结果表明:杂交体系中下部索杆体系和上部面内钢拉杆可以较大地提高结构的刚度;该杂交结构体系满足整体稳定性的要求,但其端部区域是结构稳定的薄弱环节之一;结构的竖向刚度随着钢杆件截面的增大而增加;上弦钢拉杆的截面及预应力的增加对结构竖向刚度有一定的提高;下弦拉索截面对结构刚度的影响较大,但是其预应力值的影响较小.     

In-Plane Elastic Buckling of Arch

IntroductionAn arch resists its applied load by a combination ofbending and axial compression effects,and failselastically by excessive bending or by buckling inthe plane of loading.An arch with a symmetric in-plane load may suddenly deflect from symmetri…     

拉索损伤下的斜拉桥状态分析和损伤识别

以某在建双排单索面三塔四跨斜拉桥为工程背景,利用有限元软件Midas/Civil,通过静力分析的方法,研究不同长度、不同位置的拉索损伤对全桥索体索力、主梁线形变化的影响规律,为此桥将来健康监测设备的布设和构件的维修加固提供科学依据;通过引入曲率模态理论和灰色度相关理论,对测量信息不完备的结构系统进行拉索损伤识别方法的研究.研究结果表明,10号塔右侧和12号塔左侧拉索损伤时对结构内力的影响最大;当多根拉索同时发生损伤时,拉索的横向对称损伤对结构的影响最大,原点对称损伤影响最小,如若进行换索施工,建议采用原点对称的方式进行;提出了索力指标和曲率位移指标的双指标损伤识别方法,并在结构系统信息不完备的情况下成功实现了损伤拉索的定位,且该方法比基于单参数损伤识别的结果更加准确.     

大跨度反吊桥结构性能与计算理论

本文以跨越黄河的刘家峡大桥为工程背景,研究大跨度反吊桥的结构性能与计算理论.模型试验结果表明:大跨度反吊桥具有结构性能好、施工中的事故风险小、能降低建造费用等优点.在一定地质、地形条件下,是一种可取的桥梁结构形式,特别适合于跨越深沟峡谷.文中还研究了地锚、梁端锚、斜腿顶锚同时并存的悬索混合锚固,桥的施工控制与抗震性能,给出了有意义的结果.     

边缘效应对索网结构动力特性的影响分析与试验研究

根据索网结构和边缘支承结构共同工作且相互影响的特点，以空间直线铰接和刚接两种杆件单元模型为基础，运用子空间迭代法，讨论了不同刚度的边缘构件对索网结构动力特性的影响，分析了各结构因素对索网自振频率边缘效应的影响规律，并与模型试验结果进行了对比。     

大跨度索穹顶结构风振响应的频域分析

建立了考虑和不考虑上覆膜影响的两个有限元分析模型,针对一工程实例,进行了结构的模态分析以及风振响应的频域分析,得到了结构的脉动风振位移响应根方差.结果表明:参振模态的适宜取值随跨度的增大而增大;对于跨度100m以上的类似索穹顶结构,建议所选的参振模态数不小于450;CSM体系索、立杆节点的动位移根方差小于CS体系;CSM体系中膜面的耗能作用不可忽略;在风荷载作用下,CSM体系的脉动风能大部分由膜面耗散;对于跨度较大的索穹顶结构,顶部索膜结构对整体结构的风振响应有明显的影响.     

闽北山区农村住宅结构的安全性调研及分析

对福建省邵武市8个自然村的185栋农村住宅进行抽样式摸底调查,主要考察其结构类型、结构和构件的损伤现状,以及周边地质条件等因素,并对结构的安全等级进行评定.调研结果显示:闽北山区农村住宅的结构类型中以木结构和石砖木结构为主,所占比例分别为53.5%和28.1%;木结构类型中安全等级为A的农村住宅比例为52%,安全等级为B,C与D的农村住宅比例为48%.最后,针对闽北山区农村住宅结构的安全性和耐久性等方面存在的问题,提出相关防灾建议.     

异形人行景观斜拉桥力学分析

景观斜拉桥结构体系复杂,为了探究该独塔斜拉桥在施工阶段以及成桥阶段的力学行为,采用有限元分析软件进行数值建模分析,针对结构的动静力学分析,静力分析方面,从结构的位移、内力以及应力等方面对桥塔和主梁在各个施工阶段以及成桥阶段进行受力分析,特别选取结构的8个代表性点位进行局部力学行为观察,动力分析方面分别从结构的稳定性以及自振频率进行分析。结果表明:结构的受力均符合相关规范要求。通过对该斜拉桥其相关力学行为分析,可以为未来类似结构的设计、施工等提供参考。     

装配式混凝土板桥桥面加固技术的试验研究

通过在装配式混凝土板板顶植筋并对桥面施加横向预应力,不但可以加强板与桥面铺装层的连接,而且还可以加强整体结构的横向整体性,增强结构对动载冲击、震动、磨耗抵抗能力.以寨河桥为工程实例,进行了植筋和预应力张拉前后10个工况的混凝土板挠度和应力的现场测试,结果表明,植筋等增加桥面预应力的措施确实能够预防桥面病害的发生,并能提高桥面的承载力,减小挠度,为相关工程提供了依据.     

索系-空间杂交结构的动力特性和参数分析

研究由网壳、索系和塔柱构成的索系-空间杂交结构协同工作体系的动力特性,并进行参数分析．采用空间杆单元和空间梁单元分别构建网壳杆件和塔柱构件的力学模型;采用空间索单元并引入等效弹性模量对拉索进行力学建模．分析和比较网格形式、索系布局、结构支承、矢跨比、杆件截面及其尺寸等有关参数对结构动力性能的影响．结果表明,索系-空间杂交结构体系自振模态可分为塔柱在网壳结构切向的振动、塔柱在网壳径向的振动、整体结构协同振动和网壳结构自身振动等4个组群;结构各组群振动的自振频率相对集中,其出现顺序依赖于该类结构的具体构形及网壳、索系和塔柱的刚度．     

基于高性能材料的大跨径斜拉桥抗风性能分析

为了研究活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)和碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)在大跨径斜拉桥中应用的可行性,以主跨1 100m的钢斜拉索、钢主梁、普通混凝土索塔斜拉桥设计方案为基础,构造了一座同等布置形式的CFRP拉索、RPC主梁、RPC索塔斜拉桥方案.采用有限元法对2种方案斜拉桥的动力特性、抗风性能等进行了分析和比较.结果表明:2种方案结构的自振基频相差不大,CFRP索RPC主梁斜拉桥的主梁颤振稳定性有所提高,其抖振响应位移较钢索钢主梁斜拉桥明显降低.CFRP拉索的自振频率达钢斜拉索的2倍;与钢斜拉索相比,CFRP拉索涡振幅值有所增大,但整体而言2种方案斜拉索的涡振幅值均很小,不影响其安全;CFRP拉索的风雨激振振幅不到钢斜拉索的1/2,且前者与风雨激振相关的临界风速较后者有所提高.应用高性能材料RPC与CFRP的大跨径斜拉桥整体抗风性能优于传统的钢斜拉索钢主梁斜拉桥,从抗风性能角度而言,将高性能材料RPC与CFRP应用于大跨径斜拉桥中是可行的.     

平顶山建设路立交桥力学性能分析

根据刚性索自锚式悬索桥的结构特点,对刚性索自锚式悬索桥力学性能计算的有限元法建模进行探讨,运用有限元程序Midas/civil,建立了平顶山市建设路立交桥——刚性索自锚式悬索桥的空间有限元计算模型,对该桥进行受力分析和变形计算。计算结果表明：桥梁的受力与变形基本关于跨中对称;恒载作用下桥梁以竖向变形为主;主梁全截面处于受压状态,在桥塔附近主梁出现负弯矩,在吊杆位置处弯矩出现尖点,剪力发生突变;主缆与吊杆全部受拉,拉力较为均匀,内力最大值均发生在桥塔边跨侧;各构件受力均在规范规定范围内且有较大安全储备;主缆与吊杆增加的外包结构使其承受拉力外还能够承担部分弯矩,从受力上表现出刚性的特点。     

中国天眼馈源支撑缆索检测机器人设计

中国天眼,即五百米口径球面射电望远镜,简称FAST,是中国的重大科技基础设施。而馈源支撑系统是FAST中对馈源舱进行高精度位姿调节的重要部件。为保障FAST的正常运行,必须定期开展馈源支撑系统的安全检测。为此,需要设计能够自主进行馈源支撑缆索缺陷检测的机器人系统。本文针对机器人在FAST馈源支撑缆索上的工作环境,设计机器人总体方案。根据缆索上障碍多的特点,将检测机器人设计为底部开口、多轮抱索、多节串联形式;根据缆索长、陡的特点,确定两端卷扬机牵引驱动为主、轮驱为辅的驱动形式。依据总体设计方案,分别开展机器人各部分的详细结构设计,保障机器人能够可靠地沿缆索运动与避障;设计主动调整、弹性适应的连接机构实现各节机器人之间连接与相对位置调整。最后,进行机器人整机样机运行实验。实验结果表明,机器人能够稳定地在缆索上运动及避障,验证了所设计的机器人系统沿FAST缆索检测所需的运动能力。     

斜拉网壳结构构件单元分析及结构动力性能

阐明了斜拉索及塔柱的计算问题 ,数值计算、分析了斜拉网壳结构的动力性能问题 ,并与网壳结构计算结果进行了对比 .计算分析表明 ,斜拉网壳结构频谱密集 ,与网壳结构的对应振型差别很大 ;斜拉索的存在大大提高了网壳结构的刚度 ,明显改变了网壳结构动力性能 ;作用于结构上的质量大小对结构的自振频率影响明显     

基于随机响应面法的RC框架抗震全局灵敏度分析

实际工程中,结构整体响应往往受大量输入参数的影响,若将全部参数视为随机变量,会导致分析过程十分复杂。因此需要进行参数灵敏度分析,确定各参数对结构整体响应的影响,从而减少需要考虑的变量个数,简化分析过程。以往的方法在计算灵敏度指标时需要大量的分析计算,为解决该问题本文了采用基于多项式混沌展开的随机响应面法,通过该方法建立输出响应的替代模型,进而求得基于方差分析（Analysis of Variance, ANOVA）的全局灵敏度指标。之后本文以钢筋混凝土框架结构为应用对象,采用该方法对其整体承载能力极限状态进行抗震全局灵敏度分析,并将各输入变量的灵敏度指标绘于同一图中。从本文求得的灵敏度指标可知,影响结构抗震可靠度的主要因素为地震作用的不确定性,该结果符合工程经验判断,说明本文采用的方法具有较高的可行性和计算精度。