拉索预应力巨型网格结构布索形式研究

针对由预应力和巨型网壳结构组合而成的一种超大跨度拉索预应力空间结构体系,总结了该结构体系已提出的两种预应力布置形式的索杆布置原则、受力机理、具体形式与几何拓扑关系;并在此基础上提出两种改进型拉索预应力布索形式.通过与已提出的两种布索形式及未布索桁架拱进行对比分析,初步研究了改进型布索形式下立体桁架拱的静力及稳定性能.对比指标包括结构最大位移、支座水平反力、杆件内力峰值、结构稳定极限承载力及失稳模态等5个方面.分析结果表明,两种改进型布索形式的引入均可有效地提高桁架拱的结构刚度,改善结构的静力性能,并能较大地提高其稳定承载力,同时还能改善已有布索形式的缺陷,是较合理的索杆布置;其中第2种改进型布索形式的综合性能更好,是一种更有效的布索形式.     

张弦巨型网格结构布索方案研究

针对由张弦梁概念和巨型网格结构组合而成的一种新型超大跨空间结构,提出了5种可能的索杆布置方案.研究了矢跨比对不同布索方案结构变形的影响,并对同一矢跨比下各布索方案结构的最大挠度、杆件内力峰值、支座水平反力、挠度和内力分布情况、稳定承载力及失稳模态等方面进行了综合分析,且与同样形式未布索结构作比较.结果表明,预应力体系的引入可以显著改善巨型网格结构的整体变形、杆件内力峰值和整体稳定承载力.在各方案中,拉索交叉的索杆对称布置于立体桁架拱跨中大部分范围(非满布)的布索方式能最有效地改善结构静力与稳定性能,为最佳方案.     

索拱结构布索方式研究与静力特性分析

通过研究纯拱在全跨均布荷载作用下的弯矩分配,探讨弦撑式索拱、弦张式索拱、车幅式索拱的布索方式。对比索拱结构与纯拱结构静力特性,包括变形对比,内力对比,拱脚推力对比,索拱结构均在一定程度优于纯拱结构。最后对比索拱结构与纯拱结构的经济性,将拉索用量换算计入用钢量,在相近刚度水平下,索拱结构与纯拱结构相比具有较好的经济性。     

某阳光温室大棚钢管桁架拱结构分析与设计

对某农业园区大跨度阳光温室大棚,采用立体钢管桁架拱结构形式,通过改变各榀桁架拱跨度、曲率的方式,形成椭圆曲面的建筑造型。对大棚结构进行静力分析,动力特性分析,研究其整体受力性能。分析结果表明:此类结构刚度较大、整体稳定性好,是一种受力性能较好的屋盖结构形式。     

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.     

立体拱架结构性能的试验研究

立体拱架结构体系是在综合了索及拱结构等优点的基础上,构思出的一种新型大跨度空间结构形式.作为一种轻巧、高效的大跨度结构,立体拱架结构已经有广泛的应用.为了进一步研究该结构形式的受力性能,制作了比例为1∶20的缩尺模型,并进行试验研究.结果表明:在荷载作用下,拱脚受力最大,其余构件受力较小且处于弹性阶段;索对提高结构承载力及抵抗结构变形起到非常重要的作用.     

基于ANSYS分析桁架拱渡槽结构内力

文章介绍凤阳县燃灯寺水库大庙余渡槽采用连续桁架拱结构,由于该桁架拱为超静定空间结构,受力复杂,因此,采用ANSYS6.1软件计算拱片安置后风载、地震和吊装工况下拱片内力,并将计算成果应用于设计中。     

预应力混凝土组合桁架拱桥主要参数分析

组合桁拱是桁架拱和桁架梁的继承和发展 ,它结合了桁架拱和桁架梁的优点 ,组合成一种新型的组合桁拱体系 ,使上弦杆和下弦杆的内力分配更加均匀 ,改变了桁架梁的上弦杆轴向拉力大和桁架拱的拱脚和拱顶弯矩大的不利情况 .它既有桁架梁的受力特点 ,又发挥了桁架拱的优势 ,并利用预应力技术 ,使组合桁拱的杆件断面设计得既轻巧又美观 ,跨越能力更大 ,在大跨径桥梁结构中占有一席之地 .目前最大跨径为 330ｍ .这里以浙江省千岛湖石门大桥为工程背景 ,对影响组合桁拱结构受力性能的设计参数进行了分析 ,结合组合桁拱桥施工方法 ,提出了合理的组合…     

考虑双重非线性的索-拱结构力学性能

应用有限元方法对桥梁工程中的索-拱结构及普通拱结构的静力性能进行对比研究。其方法是:对比研究索-拱与普通拱结构自重作用下的内力分布情况;通过对比索拱与普通拱主要控制截面的影响线研究2种结构在活载作用下的不同力学性能;结合牛顿-拉弗森法和弧长法,分别对索-拱与普通拱结构在考虑几何非线性及同时考虑几何与材料双重非线性情形的极限承载能力进行数值分析。研究结果表明,索可以非常明显地提高和改善纯拱结构的静力学性能;索-拱结构的静力学性能比普通拱结构的优。     

不同拱轴线形下两铰拱结构的承载性能研究

不同荷载工况下拱轴线形对拱结构的内力分布及位移变形影响显著。为探究不同典型拱轴曲线的承载性能,通过对任意荷载作用下两铰拱的支反力及截面内力分析求解,推导建立了标准圆曲线拱、椭圆拱、抛物线拱及悬链线拱的拱轴方程,结合有限元分析探讨了不同拱轴线形的拱结构在全跨均布荷载与半跨均布偏载作用下拱结构的支座反力、拱轴内力和拱轴变形规律。研究结果表明：拱结构的支座反力与荷载布置方式关系密切;拱轴线形变化对拱轴轴力影响不大,但对拱轴弯矩分布影响突出;椭圆线拱轴相较抛物线拱轴的拱结构内力分布及位移变形对荷载变化的适应性低。     

预应力混凝土组合桁架拱桥主要参数分析

组合桁拱是桁架拱和桁架梁的继承和发展,它结合了桁架拱和桁架梁的优点,组合成一种新的组合桁拱体系,它既有桁架梁的受力特点,又发挥了桁架拱的优势,并利用预应力技术,使组合桁拱的杆件断面设计得既轻又美观,跨越能力更大,在大跨径桥梁结构中占有一席之地,目前最大跨径为３３０ｍ,为此以浙江省千岛湖石门大桥为工程背景,对影响组合桁拱结构受力性能的设计参数进行了分析,结合组合杵拱桥施工方法,提出了组合桁拱的设计参     

大跨径中承式钢箱系杆拱桥施工阶段稳定性分析

为明确大跨径中承式钢箱系杆拱桥施工阶段稳定性,以西双版纳澜沧江黎明大桥为研究对象,建立全桥空间有限元模型对该桥进行施工阶段全过程稳定性分析,研究考虑初始缺陷的几何非线性、材料非线性、风撑、临时风撑、吊杆非保向力和抗风缆索对结构施工阶段稳定的影响。结果表明：施工全过程中结构的稳定系数满足相应规范要求,考虑初始缺陷的几何非线性分析,结构的稳定系数降低7%～8%;考虑几何与材料双重非线性时,结构的稳定系数降低49.67%～52.05%,材料非线性对结构稳定性有显著影响。增加永久风撑数量能有效提高缆索吊装最不利施工阶段及拱肋合拢后施工阶段的稳定性,布设临时风撑能显著提升结构缆索吊装最不利施工阶段的稳定性,非保向力效应对中承式钢箱系杆拱桥稳定性有较大的影响,布设抗风缆索显著提升拱肋合拢后施工阶段稳定性。由此可见,施工阶段稳定性的影响因素较多,本研究可为同类型桥梁的施工与设计提供参考。     

交叉索布置方式对多塔斜拉桥力学性能的影响

为提高主跨设交叉索的多塔斜拉桥刚度,改善其受力性能,在现有的交叉索布置方式基础上,提出间隔布置、非对称布置两种新的交叉索布置方式。建立主跨设交叉索的三塔至五塔斜拉桥有限元模型,与现有布置方式对比,分析新的交叉索布置方式对活载作用下主梁挠度、中塔塔顶位移、结构竖向基频及中塔内力的影响。结果表明：在拉索用钢量相同的条件下,与原有的交叉索布置方式相比,交叉索间隔2根索布置时,三至五塔斜拉桥的中塔塔顶位移减小3.9%~8.9%,主跨跨中下挠减小0.03%~4.9%,竖向基频增大1.40%~4.3%,中塔塔底弯矩减小2.2%~6.6%;交叉索采用非对称布置时,中塔塔顶位移减小8.2%~9.2%,主跨跨中下挠减小0.01%~6.6%,竖向基频增大0.7%~2.7%,中塔塔底弯矩减小5.6%~7.7%。间隔布置、非对称布置可有效提高交叉索对中塔的约束效果,提高结构刚度、改善桥塔受力。采用非对称布置的结构刚度最大、桥塔受力最小。     

钢桁架拱桥的结构优化分析

为优化钢桁架拱桥的结构设计,利用ANSYS有限元软件的APDL二次开发功能,建立参数化钢桁架拱桥模型,开发影响线计算程序.利用影响线求解桥梁结构最不利活载位置.通过灵敏度分析将优化设计与可靠度分析联系起来,以桥梁结构关键构件和关心位置最大轴向应力和最大竖向位移为状态变量,以截面尺寸为设计变量,并以全桥自重为目标函数,将基于可靠度的结构优化与传统结构优化进行对比.结果表明,基于可靠度的钢桁架拱桥优化结构可以节省大量计算时间和空间,并有效减轻桥梁的自重,改善结构受力.     

拱坝整体非线性稳定分析

根据拱坝的结构特点,针对乌江构皮滩拱坝坝址区存在的层间错动带,软弱夹层及断层破碎带等的复杂地质条件,采用三维非线性有限元法研究其应力应变及稳定问题,对大坝的安全性进行评估,为初步设计提供应力,位移及稳定安全系数等方面的参考依据。     

大跨度钢桁拱施工阶段空间受力特性分析

根据大跨度钢桁拱的施工特点和施工工艺,对朝天门大桥进行施工阶段静动力分析,探讨了大跨度钢桁架拱桥施工阶段的空间静动力特性,验证了拱上吊机悬臂拼装法施工的可行性.     

横撑对斜拉拱桥稳定性的影响

采用有限元法分析了横撑对斜拉钢管混凝土拱桥整体稳定性的影响.以湘潭市湘江四大桥为例,采用线弹性特征值稳定的分析方法,探讨了横撑布置位置、布置形式以及横撑刚度对斜拉拱桥稳定性的影响.结果表明,横撑对斜拉拱桥稳定性的影响体现了和一般钢管混凝土拱桥相同的性质,对结构稳定性影响最大的是桥面上3/8处的K字撑.增加横撑的数量比增加横向刚度更能提高稳定性,在同等数量的横撑下,增加横撑刚度才能起比较大的作用.横撑刚度增大,稳定性提高;刚度减小,稳定性降低,因此,采取增大横撑弦管尺寸或者改变材料特性来提高横撑刚度的方法提高稳定性,效果不明显.