带刚臂和弹性段的平面组合索单元

为在斜拉桥的有限元模型中高效地模拟斜拉索,建立了带刚臂和弹性段的平面组合索单元.两个刚臂位于单元的端部,单元的节点分别与塔柱和主梁上的对应节点固接.索的钢套筒部分视为弹性段,中间索段视为弹性悬链线,弹性段的内力沿接点处弹性悬链线的切线方向.首先利用弹性悬链线的解析解建立了索体的投影方程和刚度矩阵;利用刚臂两端位移转换关系,对组合单元的节点力微分,得到了组合索单元的刚度矩阵.算例分析证明了公式推导及编程的正确性.     

多跨输电线平面振动特性的传递矩阵法分析

推导了无抗弯刚度弹性浅悬链线的平面上下振动微分方程及其一般解，并用该解求得一般传递矩阵，可处理任意对称与非对称浅悬链线。     

多跨输电线平面振动特性的传递矩阵法分析

推导了无抗弯刚度弹性浅悬链线的平面上下振动微分方程及其一般解，并用该解求得一般传递矩阵，可处理任意对称与非对称（相对于悬链线最低点）浅悬链线。对于大多数工程情况，瓷瓶串可看作是刚性的，并且在乎衡状态下瓷瓶串是铅垂悬吊的，在此条件下可得出特殊传递矩阵，并可用于具有不同跨度的多跨线的分析。     

考虑水流力作用的锚链力计算方法

为了研究水流对锚链力的影响,对锚链悬链段采用了质点-弹簧模型,考虑锚链受到的水流力和弹性变形的影响因素,将各点的静力平衡方程相互叠加,建立了锚链力方程并进行了算例的计算。在流速较大时,使用经典悬链线方程计算锚链力的误差较大;当水深超过15m后,3种轻质锚链的锚链力误差均超过5%。研究表明,在锚链力、锚链悬链段形态和水平投影长度方面,锚链力方程的计算结果较经典悬链线方程的偏大,且计算结果受流速和水深的影响。     

大跨度CFRP缆索悬索桥的静力性能

基于分段悬链线法和通用有限元程序,提出了一套悬索桥静力性能分析的方法和步骤,并利用该方法对主跨为2 000~5 000 m的悬索桥静力性能进行了对比研究,验证了CFRP缆索悬索桥的静力优势和可行性。针对此类桥型刚度较小的缺点,对跨径为2 000 m的CFRP缆索悬索桥的刚度性能进行了参数分析,考虑的设计参数包括：桥跨布置方式、矢跨比、边中跨比、主梁抗弯惯矩、桥塔抗弯惯矩和中央扣。最后提出了改善结构刚度设计的建议。     

悬链线的迷惑

看似抛物线，数学家们也试图证明它是抛物线，可是这种两点之间悬一线所形成的曲线却完全是另类，称其为悬链线可谓实至名归。     

SBF3-2波浪浮标锚泊系统设计

SBF3-2型波浪浮标的横向锚泊系统由锚、锚链、尼龙绳和一个漂浮水面的浮筒组成,连接波浪浮标的系泊线始终处于横向水平状态。采用分段悬链线理论对系泊系统进行了静力分析,计算了锚泊线的受力情况和悬链线形状。该系泊系统适用于流速较大的海域,可提高浮标的随波性、抗倾覆能力以及波浪参数测量的准确度。     

半潜式钻井平台锚泊系统静力分析

本文应用悬链线理论分析了锚链单链特性,给出了单链链端位移非线性刚度系数和锚链系统组合刚度特性,并在此基础上建立了平台锚泊系统静力问题的数值解。文中还以我国“南海二号”半潜式平台为例进行了锚泊系统的静力分析。     

基于分段外推法的锚泊定位悬链线浮子的影响

为研究悬链线中浮子位置和浮力对海洋平台抵抗干扰能力的影响,以分段外推法建立多成分悬链线的数学模型.考虑海流力以及弹性伸长,获得相同预紧力下悬链线长度与顶端水平张力随浮子位置的变化趋势.通过对相同扰动下不同浮子位置对平台位移响应分析,确定在给定干扰力作用下的最佳浮子位置.选用不同浮子的尺寸改变浮力,研究固定干扰力下浮子对悬链线顶端位移以及其长度的影响,获得最佳浮子位置下的浮子尺度.研究结论可为锚泊定位系统中悬链线浮子的配置提供参考.     

考虑耐张串效应的特高压线路导线弧垂的理论解

在特高压架空输电线路工程中,导线弧垂的计算必须考虑耐张绝缘子串的影响。随着耐张绝缘子串的串长和串重的增大,传统的抛物线法和力矩平衡法计算导线弧垂的准确性将大大降低。为了得到考虑耐张绝缘子串的悬链线弧垂的计算方法,本文建立包含耐张绝缘子串导线弧垂的悬链线方程,该方程为精确理论方程,精确度高 ,并与传统的简支梁法对比分析,最后结合工程现场实测,理论计算结果与实测结果最大相差1.97%,验证了悬链线法的正确性。     

拉索预应力球面巨型网格结构静力性能优化分析

针对拉索预应力球面巨型网格结构的静力优化问题,提出对拉索预应力、立体桁架梁高度、杆件截面的三级优化法,对各变量分别采用不同的目标和方法进行逐级优化.对杆件截面优化以结构自重为目标函数并采用满应力法;立体桁架梁高度通过结构内力峰值和挠度比两项指标予以确定;优化拉索预应力时,采用结构杆件内力的平方和最小为目标函数建立数学模型,并运用影响矩阵线性优化法和复形法求解.文中对一个180 m跨度的结构,提出了5种不同的布索方案,并基于以上理论,进行了优化分析.结果表明,实际工程采用沿周边布索方案为佳.同时优化分析结果也证明了本文采用的优化分析方法和编制的程序是高效可行的.     

考虑边界条件的频率法测索力实用公式

通过两端固结梁和两端铰接梁的频率特征方程,在找出了二者的频率关系后,建立了一个形式简单、物理意义明确的索力计算公式.和同类方法的对比分析结果表明,该公式具有更好的计算精度和适用范围,使用该公式可以快速、准确地识别出不同长细比、抗弯刚度拉索的索力.分析了拉索边界条件对索力计算结果的影响,提出了考虑拉索端部转动约束刚度的索力计算公式.     

索-钢/铝合金组合结构初始态确定及静力分析

索-钢/铝合金组合结构作为一种新颖的结构形式, 是由拉索和压杆(钢管/铝合金圆管)组成的自应力状态下的稳定自平衡体系, 体系中受拉连续, 受压不连续. 在给定结构几何外形和拓扑关系的基础上, 采用动力松弛法确定该体系的自应力初始态; 在自重及外部荷载作用下, 采用牛顿-拉弗森方法分析确定结构的静力性能. 为揭示此类结构的受力机理, 该体系中的压杆分别采用钢管和铝合金圆管, 对比分析两类组合结构在受力性能方面的异同. 数值算例表明了本方法的实用性和优越性, 为索-钢/铝合金组合结构在实际工程中的推广应用奠定了基础.     

基于悬链线元的索穹顶形状精确确定方法

针对目前索穹顶结构研究中其形状确定方面所存在的不足,提出了基于悬链线元逆迭代的精确修正技术,可以精确求得预张力;使其能在考虑索杆自重的情况下,在给定的初始几何位置上严格平衡.由于刚度矩阵形成和已知索的预张力情况求解索原长是运用悬链线元进行结构分析时需要解决的两个先决问题,首先根据目前文献中处理这两个问题的不足,提出了具有大范围收敛性的刚度迭代技术和不需迭代的索原长高精度求解方法;在此基础上引进逆迭代方法,建立了基于悬链线元的逆迭代形状精确确定方法.最后编制程序对算例进行验证,结果表明这一方法精度极高,且收敛速度快,收敛性好.     

绳驱动仿腕关节绳拉力分布和可控刚度特性分析

为模拟人臂腕关节的结构功能,提出了有别于传统仿生关节的3自由度绳驱动并联结构,即通过球副连接动平台与静平台实现腕关节的转动功能。考虑绳驱动的冗余特性和绳索的单向受力性,对机构的位姿结构进行静力学分析,获得绳索张力表达式,同时建立绳张力分布优化模型,通过遗传算法得到绳拉力分布情况。通过建立运动学和静力学方程对机构进行受力分析,并引入线矢量和微分变换的方式,推导出机构的固有刚度和可控刚度,建立了腕关节静态位姿结构刚度模型,并给出刚度评价指标。分析绳索张力与机构刚度的关系和可控刚度对整体刚度的影响,数值仿真分析得出腕关节机构的位姿结构刚度在工作空间中的分布规律。     

同轴电视电缆的结构设计和制造

本文简要介绍了同轴电视电缆的结构、类型和使用场合,叙述了编织外导体电视电缆的结构设计和计算方法,给出了电缆结构元件制造公差的计算公式、数据和制造工艺参数,最后提出了提高编织外导体电视电缆屏蔽性能的措施.     

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。     

大跨径斜拉桥斜拉索静风荷载计算方法比较

针对大跨径斜拉桥对风荷载作用十分敏感的特点，分析了斜拉索风荷载的不同计算方法的差异，并以苏通长江公路大桥为例比较了不同计算方法对关键截面响应的影响．分析表明，对于大跨径斜拉桥，斜拉索上的风荷载计算方法对关键截面的响应影响较大；横桥向风作用下，在不考虑斜拉索设计风速的误差的前提下，可将斜拉索上风荷载平均分配到其端部；顺桥向风荷载作用下，则斜拉索上风荷载应直接作用在拉索分段的节点上。     

XLPE电缆接头典型缺陷老化寿命评估研究

为评估具有典型接头缺陷的交联聚乙烯(XLPE)电缆的老化寿命,对10kV电缆制作了三种常见典型电缆接头缺陷模型,分别为划痕缺陷、气隙缺陷和爬电缺陷。首先采用常规法,基于老化过程中XLPE断裂伸长率的变化,结合Arrhenius方程推算出电缆特定条件下的老化寿命,然后将逐级耐压实验数据与该寿命结果比对,得到选用电缆的寿命指数,最后采用工程经验公式计算得到具有接头缺陷电缆的老化寿命,在电压10kV,温度85℃下三种缺陷类型的老化寿命依次为18.1年、23.2年和25.1年,同时对不同缺陷类型电缆产生的差异性实验结果进行了分析。     

悬索桥成桥状态计算方法

假设悬索桥主缆自重沿弧长均匀分布，加劲梁、桥面等其余恒载沿水平均匀分布，考虑主缆弹性伸长对其自重集度的影响，导出了以参数u（shu=dy／dx）表示的主缆线形方程。由边界条件，建立了求解主缆水平张力和端点未知参数的非线性方程组，采用拟牛顿法求解。然后通过改变参数u来确定主缆线形坐标。最后由积分法导出了主缆索有应力和无应力长的计算公式。算例表明该方法收敛速度较快，计算精度较高，可用于悬索桥设计与施工控制计算。