索托网架结构在干煤棚工程中的应用

提出了一种适用于大跨度干煤棚工程的结构形式——索托网架.通过与斜拉网架结构的对比分析,研究了索的位形对索力、网架特征部位杆件内力、杆件与索内力的比值以及挠度的影响,得出了索的合理位形.结果表明:索托网架结构可以更加充分发挥索应力高的特性,具有结构合理、用钢量低、净空高等优点,符合大跨度干煤棚的要求.     

多点激励下大跨度网架结构的地震反应分析

为了研究地震行波效应对大跨度结构的影响,采用时程分析方法对大跨度网架结构进行了多点地震输入下的反应分析,并与一致地震输入结果进行比较,得出了地震行波效应对结构的影响。结果表明:随着视波速的减小,行波效应对结构的影响增大,上部网架超载杆件百分比与行波效应影响系数大于1.2及1.6的网架杆件百分比均增加;行波效应对下部支承柱的影响依据柱子空间位置、内力类型、视波速大小、地震波水平分量输入方向不同而不同。因此,在大跨度网架结构设计中应注意多点地震作用对支座附近杆件的影响,在对支承柱进行多遇地震下的抗震计算时建议对下部边跨各柱弯矩放大1.2倍,跨中各柱弯矩放大1.4倍,各柱轴力放大1.2倍。     

三边简支一边自由的正放抽空四角锥组合网架的设计与研究

本文介绍的新型组合网架结构,无论是支承条件,还是杆件的组成,均与已有的组合网架结构有所不同。它比正放四角锥组合网架节约钢材;也不像蜂窝三角锥组合网架,在自由边须另加自由过桁架,特别是对需开设天窗的工业车间与公共建筑,更显示其优越性。本文以实际工程为例,从设计计算,构造与施工等方面进行讨论,以便使该组合网架结构能进一步推广与发展。     

体外预应力对波形钢腹板箱梁自振频率的影响分析

为了研究体外预应力对波形钢腹板箱梁动力特性的影响,推导了波形钢腹板箱梁在体外预应力作用下的自振频率计算公式.以5.2 m缩尺波形钢腹板试验梁为对象,利用有限元软件ANSYS建立了预应力波形钢腹板箱梁的模型,对其进行了模态分析.通过对试验梁模态试验的自振频率测试数据与理论计算值以及有限元分析数据进行对比,证明了理论公式推导的正确性,论证了有限元模型的适用性.采用理论计算和有限元数值计算相结合的方法,研究了体外预应力钢束拉力、锚固位置以及截面积对波形钢腹板自振频率的影响.研究结果表明:三者对波形钢腹板箱梁自振频率的影响均较小,在实际工程中可以忽略体外预应力对波形钢腹板箱梁动力特性的影响.     

正放四角锥网架敏感性分析及抗连续倒塌性能

为揭示正放四角锥网架的连续倒塌破坏机理,采用备用荷载路径法并结合基于构件承载能力的敏感性评价指标,对正放四角锥平板网架进行动力非线性分析,模拟了结构的连续倒塌破坏过程,分析了厚跨比、跨度和支承形式对网架结构抗连续倒塌性能的影响.分析结果表明,周边点支承正放四角锥网架结构中部下弦杆、中间支座处腹杆为敏感构件,结构中部上弦杆、中间支座周围腹杆和上弦杆为关键构件;周边支承网架冗余度指标分布规律与周边点支承网架相似,冗余度指标小于周边点支承网架;点支承网架角支座腹杆和上弦杆为敏感构件,敏感构件相邻腹杆及中间支座腹杆为关键构件.通过加强关键构件的截面尺寸,可以显著提高结构的抗连续倒塌性能.正放四角锥网架冗余度指标分布规律不随厚跨比、跨度的变化而改变,冗余度指标大小与网架厚跨比、设计应力比成正比,而与模型跨度关系不大.     

预应力锚索锚固段的三维无限元计算

运用一维点无限元理论推导了三维四结点点辐射无限元的坐标变换和形函数,并将其与八结点有限元耦合,计算了预应力锚索锚固段的变形.结果表明:在预应力作用下,锚固段周边岩体的应力和压缩变形集中在以预应力作用点为中心的一个区域内,并呈指数形式衰减,因而在空间形成了应力锥和位移锥.将无限元计算结果与理论结果进行了对比,两种计算方法的结果拟合得非常好,表明本文的方法是可信的.     

基于单元应变模态差和RBF神经网络的网架损伤检测方法

为对网架进行损伤检测提出应用杆单元应变模态差和RBF神经网络相结合的方法。在ANSYS下建立正放四角锥网架和蜂窝形三角锥网架的有限元模型,采用单元应变模态差作为损伤指标对结构进行杆单元的单杆、多杆损伤位置识别;应用RBF神经网络对杆单元损伤程度进行定量判定。分析结果表明该方法可以比较准确地判断网架杆单元的损伤位置和损伤程度,并对实际网架结构的损伤检测具有一定的指导意义。     

曲线梁桥的实体有限元模型与预应力作用

为了研究预应力荷载对混凝土曲线梁桥典型病害的影响,基于通用有限元软件ABAQUS建立了混凝土曲线梁桥实体有限元模型,研究了预应力钢束的模拟及预应力作用实现的方法,通过与试验数据对比分析,验证了该建模方法的可靠性。采用上述建模方法对一独柱支承的混凝土曲线梁桥进行了预应力效应数值分析。研究结果表明:预应力荷载可在曲线梁桥中产生较大的扭转效应,尤其在小半径曲线梁桥设计中不容忽视;设计中对预应力产生的扭转认识不足,是混凝土曲线梁桥产生"典型病害"的主要原因之一。     

大跨度钢屋盖组合结构协同工作动力性能研究

文章以某大跨度钢屋盖-混凝土组合结构为研究对象,利用有限元分析软件MIDAS/Gen对下部支承结构的3种简化模型(铰接支座、弹性支座、考虑下部支承结构质量及刚度的支座)进行分析,得出桁架上、下弦杆的轴力及节点竖向位移随跨度的变化情况并与整体模型进行对比;对整体结构采用振型分解反应谱法研究不同阻尼比对整体结构抗震性能的影响。结果表明,下部支承结构的不同简化对桁架结构动力响应影响很大,不可简单地把下部支承简化为铰接支座与弹性支座,否则设计偏于不安全;结构材料阻尼不同,不能简单地取用某一种材料的阻尼比作为整体结构的阻尼比,确定合适的结构阻尼比,可以进一步提高整体分析的准确性。     

基于曲率模态差和小波变换的网架损伤识别

采用一种基于曲率模态差和小波变换的损伤位置识别方法,对网架结构中常见的正放四角锥网架、两向正交正放网架、两向正交斜放网架、三向网架和蜂窝型三角锥网架进行了损伤识别,以结构损伤前后的曲率模态差作为小波变换的分析信号,对其进行db3连续和离散小波变换,确定杆件损伤位置。数值分析结果表明,在仅测得一阶模态的情况下,应用曲率模态差和小波变换相结合的方法可以对网架的单个损伤位置和多个损伤位置进行有效识别。     

三层网架的优化设计研究

通过对不同屋面组成、不同跨度和不同支承位置的4种形式的三层网架进行优化分析、求得了在给定条件下的最优网格尺寸和网架高度。通过二层与三层网架的对比计算分析、提出了三层网架的适用范围。     

内衬混凝土对预应力导入效率的影响分析及优化

针对内衬混凝土对波形钢腹板褶皱效应的约束会致使波形钢腹板组合梁桥支承区的预应力导入效率降低问题,提出一种“先撑后衬”施工方法,通过调整内衬混凝土的施工顺序来改善支承区预应力导入效率;同时提出一种适用于该方法的“内撑外拉”装置,保证施工过程中波形钢腹板的稳定性;推导波形钢腹板组合梁轴向刚度计算公式,并通过简支波形钢腹板组合梁算例验证该公式的准确性。在此基础上,以1座四跨波形钢腹板预应力混凝土连续刚构桥为背景,建立ANSYS实体有限元模型,分析不同施工方法、内衬混凝土长度及厚度变化对支承区预应力导入效率的影响,并给出内衬混凝土的合理施工工序、合理长度和厚度建议。研究结果表明：内衬混凝土会削弱波形钢腹板的褶皱效应,显著降低支承区预应力导入效率,同时会导致有内衬梁段与无内衬梁段间的过渡段出现应力集中现象;通过采用所提出的“先撑后衬”施工方法,可以降低支承区组合梁的轴向刚度,从而显著提高支承区预应力导入效率;支承区预应力导入效率随着内衬混凝土长度和厚度的增加而减小;在实桥设计时,建议内衬混凝土最小长度应大于支点处梁高,最大长度应小于2.15倍支点处梁高,最大厚度应不小于支点梁高的6%,最小厚度应...     

预应力碳纤维板局部加固对桥梁整体影响分析

对某简支预应力钢筋混凝土T形桥梁进行了预应力碳纤维板加固,用有限元模拟和实际监测两种方法,对比分析了局部加固对桥梁整体的影响。研究结果表明:采用预应力碳纤维板加固桥梁,由于横向连接作用,各片T梁间存在一定程度的预应力传递,有效提高了整桥承载力。预应力碳纤维板加固混凝土桥梁时,碳纤维板与混凝土构件接触部位的纵向、横向和竖向均存在拉应力,有使碳纤维板从混凝土表面产生剥离的趋势。有限元模拟数据与实际监测结果比较吻合,说明有限元模拟方法可以应用于实际工程的辅助计算。     

大跨隔震结构多维地震响应有限元模拟

为了探究大跨隔震结构多维地震作用下的水平隔震效果及竖向结构响应,选取54 m跨度的长方形周边支承网架为研究对象。利用有限元软件SAP2000对结构原型进行时程分析,通过对比数值计算结果与振动台试验结果全面评价结构抗震性能。结果表明:采用隔震技术后,水平地震反应远小于非隔震结构;三向地震作用时,隔震结构网架节点最大竖向加速度分布不同于非隔震结构。因此,隔震结构可通过降低水平地震引起的竖向振动,达到减小网架竖向地震响应效果。     

预应力离心钢管混凝土直杆抗弯承载力参数分析

利用有限元分析软件ABAQUS对预应力离心钢管混凝土直杆(简称PSC杆)进行抗弯性能模拟分析,与离心钢管混凝土直杆(简称SC杆)抗弯性能对比,以钢管壁厚、混凝土壁厚、预应力钢棒配筋率三个因素作为分析参数,表明截面含钢率是影响PSC杆抗弯承载能力的主要因素,杆件抗弯承载力与截面含钢率正相关.经过线性拟合,推导预应力离心钢管混凝土直杆抗弯承载力的计算式,在设计生产中具有一定的参考价值.     

一种新型的预应力大跨空间结构动力特性分析

以郑州国际会展中心会议厅钢屋盖为研究对象,根据ANSYS有限元分析程序中的模态分析,利用子空间迭代法对结构进行了计算,分析了这种新型的预应力大跨空间钢屋盖的动力特性.通过建立了3种不同预应力状态下的分析模型,从而对预应力的施加对结构的影响进行了全面分析.优化出了空间性能良好、受力合理的预应力状态.     

某歌剧院演播厅自振特性及参数分析

折板网壳结构是一种新型的空间结构,其综合了网架和网壳的各自优点,而且建筑造型优美,形式丰富.基于有限元方法,文章采用Lanczos方法,研究了广州某歌剧院演播厅大跨度非规则单层网壳结构的自振特性:考虑了不同屋面材料、屋面支承方式、支座条件对其自振特性的影响:在大量参数分析、计算的基础上,得出了单层折板网壳的自振规律,为这类折板网壳结构的应用和设计提供了参考.     

用混合法求解交叉梁系平板网架与空腹网架(之二)

本文是文[1]的推广与发展,主要讨论除周边支承条件以外的其他支承条件的交叉梁系网架与空腹网架结构的内力分析。文中给出了考虑剪切变形连续梁的传递系数。并给出例题。它与柔变法[2]比较,计算精度相同,故混合法是一种好的方法。     

大跨度部分地锚斜拉桥力学分析与参数研究

为分析大跨度部分地锚斜拉桥受力特征,合理确定其设计参数,进行了解析方法研究和参数分析.基于斜拉索面膜化假定,推导了大跨度部分地锚斜拉桥的平衡微分方程,求得其近似解;推导了若干关键力学响应的计算公式,并与有限元计算成果进行了对比;通过解析计算公式,对边中跨比、塔梁高跨比、主梁刚度、索塔刚度和地锚锚索支承刚度等参数进行了研究,提出了大跨度部分地锚斜拉桥的若干设计建议.计算结果表明,所推导公式的误差均小于15%,可满足概念设计时的精度要求.参数分析表明,大跨度部分地锚斜拉桥边中跨比可取0.3左右,塔梁高跨比可按传统斜拉桥取值;主梁、索塔自身刚度对结构整体受力影响较小,而地锚索支承刚度影响较大.     

体外预应力钢-混凝土组合梁非线性有限元分析

为了研究体外预应力钢—混凝土组合梁受力非线性力学性能,在已开展的预应力组合梁试验系统研究基础上,应用ABAQUS有限元程序考虑了剪力连接件界面传力机制和材料非线性及几何非线性,建立了非线性有限元模型模拟预应力钢-混凝土组合梁加载软化段的全过程加载历程.有限元分析进行了算例比较、试验结果对比,并且开展了正负弯矩区预应力钢-混凝土组合梁配筋率、预加力、剪力连接程度等参数分析.所得结果为体外预应力钢-混凝土组合梁非线性研究提供借鉴及参考.