地震作用下大跨度弦支穹顶结构的动力稳定分析

根据B-R准则,结合结构时程响应曲线,判定弦支穹顶结构的动力稳定性,以跨度为120m的K8型弦支穹顶结构为研究对象,考虑不同矢跨比、不同预应力大小和不同地震波输入等参数的影响,对比分析其在水平、竖向和三向地震作用下极限承载力的不同及其变化规律。分析结果表明:大跨度弦支穹顶结构为了控制结构位移的需要,需施加较大的预应力,拉索引入较大预应力会增大与其相连的上部环向杆件的应力,使环向杆件在三维地震作用下更容易进入塑性;随着矢跨比增大,结构临界荷载增大但幅度很小。     

多维地震作用弦支穹顶结构动力稳定及对比分析

弦支穹顶结构是一种新型预应力结构体系,综合了单层网壳结构和索穹顶结构各自的优点。以具有实际工程意义的50m跨度凯威特型弦支穹顶结构作为研究对象,讨论了弦支穹顶结构的动力失稳特点;对比分析结构分别在一维、二维和多维地震作用下的动力稳定性,考虑了矢跨比对结构动力稳定性的影响。为弦支穹顶结构的工程应用提供有价值的参考。     

弦支穹顶结构的自振特性及地震响应分析

弦支穹顶结构是基于张拉整体思想和单层球面网壳技术的一种新型复合空间结构体系,为了研究弦支穹顶的自振特性和地震响应,采用有限元软件,对结构的矢跨比、撑杆高度、环索布置方式和预应力大小等进行了参数分析,并对单层网壳和两种不同布索形式的弦支穹顶结构进行了El Centro波地震响应对比分析。结果表明:矢跨比和撑杆高度对结构自振特性影响较大,而拉索预应力大小对结构影响较小。支座的弹簧刚度对弦支穹顶的高阶频率的影响不及对基频的影响,当弹簧刚度较小时,其对结构基频的影响基本上是线性的;刚度较大时,对基频的影响很小。在固定铰支承条件下,与单层网壳结构相比,弦支穹顶不能减小地震产生的结构位移的振幅。弦支穹顶结构整体内力值偏大,在布索层数相近的情况下,不同的弦支穹顶的撑杆和拉索的内力变化趋势和数值相近。     

大跨弦支穹顶结构的动力反应分析

采用大型有限元软件ANSYS对大跨弦支穹顶结构的自振特性和地震响应进行了计算分析.考虑了不同初始状态对结构频率分布及振型特征的影响,比较了弦支穹顶结构和单层网壳结构自振特性的差异.计算了多点地震动波速输入下,大跨弦支穹顶结构的动力反应.研究结果表明,行波效应对大跨弦支穹顶结构的地震响应影响显著,特别是当多点输入相位差较大时,结构的内力和位移峰值都会有明显的增大,当场地土土质较软时不能忽略行波时滞的影响;常遇地震输入下,大跨弦支穹顶结构的位移和内力变化都较小,计算中可以不考虑几何和材料的非线性.     

某弦支穹顶结构预应力设计及稳定性分析

弦支穹顶结构为刚柔组合结构,为了探究预应力对其受力性能的影响及结构极限承载力的控制因素,以兰州新区某游乐园屋盖弦支穹顶结构为研究对象,屋盖平面形状呈椭圆形,短向跨度62 m,长向跨度72 m,高度4.5m。依据支座反力最小为原则经过优化分析得到一组初始预应力,采用降温法模拟预应力并对弦支穹顶的整体刚度、构件强度进行计算,同时采用ANSYS软件考虑结构初始缺陷、二阶P-Δ效应和钢材的弹塑性非线性性能对弦支穹顶的全过程工作性能进行跟踪分析。研究结果表明索承体系及预应力的引入可大大减小结构支座反力,同时可显著降低上弦杆件应力峰值和结构竖向位移,结构的极限承载力由强度控制,结构具有较好的塑性内力重分布特点。     

某弦支穹顶屋盖地震响应的三维隔震控制

以潍坊鸢都体育馆屋盖为弦支穹顶结构的工程背景,分别采用研发的SRB和PCDSB作为屋盖的水平向和竖向隔震设备,以此设计了屋盖的S-P三维隔震层,利用子空间迭代法对隔震屋盖进行了动力特性分析,运用Newmark逐步积分法和四阶显式Runge-Kutta迭代法编制了求解隔震屋盖地震响应的非线性时程分析程序X,采用ABAQUS有限元软件验证了自编程序X的正确性,并利用程序X对Ⅷ度和Ⅸ度地震波作用下的未隔震和隔震屋盖的地震响应进行了对比分析.结果表明：隔震屋盖的前四阶振型表现为水平向和竖向振动相耦联的特点;相同烈度同条地震波作用下,隔震屋盖的地震响应较未隔震的有了明显降低;同条地震波作用下,Ⅸ度的隔震屋盖地震响应比Ⅷ度的要大;本文设计的隔震屋盖在低频脉冲型地震波作用下,仍能保持较低的地震响应.     

弦支穹顶结构的风振响应分析

在考虑了风向角和水平脉动风速谱对结构响应计算结果影响的前提下,采用完全二次型组合法(CQC法)对实际大跨弦支穹顶屋盖结构进行了风振响应的频域分析,得到了不同风向角下该弦支穹顶屋盖结构的风振系数,分析了参振模态数目对结构响应计算结果的影响,并将其他4种脉动风速谱与常用的Daveport谱的风振响应计算结果进行了对比.分析结果表明:结构不同区域的最敏感风向角不同,结构中心部位对45°风向角最为敏感,除中心和悬挑部位以外的其他部位对0°风向角最为敏感;所有区域对90°风向角最不敏感;结构的内力风振系数总体上较位移风振系数分布均匀;参振模态数对该实际结构响应计算结果的影响较为明显,因此建议选取的参振模态数不小于100.另外,Harris谱不适合用于该结构风振响应的频域分析.     

宣城体育馆弦支穹顶结构预应力施工研究

预应力张拉施工技术是弦支穹顶结构建造过程的关键技术之一,预应力拉索张拉施工质量直接影响结构的成型状态。采用有限元软件对宣城市体育馆弦支穹顶结构施工过程进行了全过程模拟分析,并用频率法对拉索张拉施工过程中的索力进行了跟踪监测,然后将有限元模拟得到的索力计算值与实测值进行了对比分析,分析结果表明,张拉完毕后建立的拉索有效预应力实测值与计算值较吻合,采取的张拉施工方案合理有效。     

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     

弦支穹顶结构预应力张拉的摩擦损失

为精确研究弦支穹顶预应力张拉施工过程中,索撑节点处滑移摩擦导致的预应力损失问题,基于冷冻一升温法,利用泛函中广义逆的概念,推导了计算弦支穹顶环索预应力滑移摩擦损失的迭代算法,研究了索撑节点处的滑移摩擦对弦支穹项结构预应力分布的影响,提出通过减小索撑节点滑移摩擦系数、多点张拉和超张拉等措施来减小预应力摩擦损失,算例表明该方法可有效模拟弦支穹顶结构的预应力摩擦损失,且所提出的补偿措施可较好解决预应力摩擦损失问题     

大跨空间结构风致动力稳定分析

研究大跨空间结构在随机数值风场作用下的动力稳定性能,并与静力全过程进行对比分析。以空间网架结构为例应用Abaqus对结构进行特征值分析,应用改进的弧长法对结构在非线性和带有初始缺陷的条件下进行全过程稳定分析,初步判定结构的失稳极限荷载,最后通过逐步增量动力分析对每个风荷载强度指标进行结构的弹塑性时程分析,并且利用Budiansky-Roth(B-R)准则判定结构的动力失稳极限荷载。结果表明:考虑非线性后的结构屈曲荷载因子降低了10%,当考虑脉动风的影响时,结构的极限承载力降低了29%。材料非线性和几何非线性对网架结构动力稳定性能有较大的影响,并且此类结构用静力方法分析它的极限承载力是偏不安全的,因此,网架结构在进行风荷载稳定性设计时必须进行动力稳定分析。     

截锥形直杆的动力稳定性研究

研究了截锥形直杆在竖向振动力作用下 ,杆件参数共振和动力稳定性问题 ,分析了截锥形直杆和等截面直杆对杆件动力性能的影响 ,提出了一种分析杆件动力稳定性的理论方法 ,方法简明易用 ,便于掌握 ,并提出了在实际工程中减小共振的一些措施 ,为结构的动力分析与设计提供参考依据     

大跨门式钢管桁架结构多点输入地震响应分析

地震动空间效应导致结构不同支座处的地震激励不一致,大跨结构应进行多点输入地震响应分析.本文对一大跨门式钢管桁架结构进行多点输入时程分析计算,考察该类型结构分别受水平和竖向地震多点输入行波效应作用下的弹性响应特征.计算结果表明,多点输入地震动激发门式结构的水平对称振型和竖向反对称振型,是导致结构多点输入地震响应与一致输入产生差别的重要原因;地震波波速对结果影响较大,为保证结果的可靠性,应取有效范围内的多个视波速进行计算;上部结构和下部结构相比,刚度小的部位结构响应受多点输入影响大;水平多点输入桁架梁中部构件、竖向多点输入桁架梁端部构件内力变化极大.     

张弦梁结构动力稳定判断方法探讨

基于经典结构动力稳定性能判断准则,针对张弦梁结构特点,提出适用于该种结构类型的动力稳定判定的建议方法,并通过算例验证该种判断方法的可行性．     

地震作用下结构动力响应的小波分析

利用小波变换对受地震作用下结构的动力反应进行了分析和计算,并利用能量分配关系清楚地分析了各频段范围地震输入分量对结构反应的作用程度.通过算例分析知道,小波变换可以对提取的任意频率范围的输入进行动力分析,较传统傅里叶变换有明显优点.     

大跨度中承式钢管混凝土拱桥抗震性能分析

以福建省某大跨度中承式钢管混凝土拱桥为研究对象,通过建立空间结构有限元分析模型,计算和分析了该中承式大跨度钢管混凝土拱桥的动力特性,并运用时程分析法计算了该桥在纵向、横向和纵向+横向有地震输入时的地震响应,分析了该桥对不同地震反应的受力特点和规律性,为大跨度中承式钢管混凝土拱桥的抗震设计提供理论依据.     

格构锚固边坡地震响应的振动台试验研究

设计并完成比例尺为1∶8的边坡大型振动台模型试验,研究格构锚杆框架支护边坡在汶川波水平向、竖直向和水平竖直双向激振下的动力响应特性.研究结果表明:3种激振方式都会使边坡产生水平和竖直向加速度动力响应,且呈现出明显的非线性特征.水平向激振主要产生水平向加速度放大效应,边坡上方动力响应强度比中下方动力响应强度明显,内部动力响应强度比坡面动力响应强度明显;竖直向激振主要产生竖直向加速度放大效应,边坡中上方坡内动力响应强度大于坡面动力响应强度,边坡下方坡内动力响应强度则稍弱于坡面动力响应强度;加速度动力响应峰值放大系数(PGAA)随坡高也呈显著的非线性特征:在水平向激振下,水平和竖直向PGAA都是随坡高非线性增大;在竖直向激振下,水平向PEAA和激振加速度峰值AZmax≥0.400g时的竖直向PGAA随坡高非线性增大;在水平和竖直双向激振下,边坡中下方水平向PGAA和AXmax≥0.400g时竖直向PGAA随坡高非线性增大.3种激振方式下动位移响应主要出现在水平方向上,且呈现出非线性特征.水平向或水平竖直双向激振下,主要产生水平方向的永久位移,其量值接近但方向相反;竖直向激振下产生的水平和竖直向永久位移较小.3种激振方式下主要产生水平方向动土压力响应,响应程度比较接近,呈现出非线性特征,动土压力峰值的最大值都出现在坡中.     

埋地管道在地震波作用下的动力响应分析

埋地管道是一种特殊的地下结构.地震时由于管道与沙土等介质的相互作用引起管道运动,在管道中产生地震应力.针对地震波作用下埋地管道的运动特点,应用有限元分析方法对埋地管道进行模拟试验,结果表明水平地震沿x方向和y方向共同激励作用下管道的横向位移响应远远小于轴向位移响应.     

普光天然气管道悬索桥地震时程反应研究

为研究普光天然气管道悬索桥动力性能,完成了在天津波作用下的单向和三向一致激励地震时程反应计算。结果表明,在横向地震波激励下,普光天然气管道悬索桥的地震响应主要表现为桥身的横漂和桥塔的横桥向振动,顺桥向和竖向振动效应很小。在顺桥向地震波激励下,悬索桥的各个部位的位移和应力都明显比横桥向地震波激励下的位移小。在竖向地震波激励下,悬索桥的地震响应主要表现为桥身和桥塔的竖向振动,顺桥向和横桥向振动效应很小。对于桥身结构,横桥向的地震波所产生的震害最大,其次为竖向的地震波,顺桥向的地震波所产生的震害最小。对于主塔结构,顺桥向地震波激励下其位移时程曲线波动最大,但顺桥向地震波激励下的主塔应力时程曲线低于横桥向的地震波激励下的应力时程曲线。     

水平地震作用下巨-子型有控结构的动力响应研究

针对巨一子型有控结构存在的因子结构加速度过大及位移过大可能会造成主、子结构碰撞的问题,本文设置了一种实际的粘滞阻尼器,分析水平地震作用下其对巨一子型有控结构动力响应的控制效果,通过改变粘滞阻尼器的安装位置,进一步讨论了粘滞阻尼器安装位置对其控制效果的影响,研究表明:粘滞阻尼器的设置不会影响子结构的调频作用,且能改善巨一子型有控结构的控制效果,减小主结构位移、子结构加速度响应,其在结构中的安装位置对控制效果影响显著.