弦支穹顶结构预应力张拉摩擦损失影响分析

弦支穹顶结构采用张拉环索方式施加预应力时,在索撑节点处因滑移摩擦产生预应力损失值大小的确定是结构成形理论中重要内容之一.以河北北方学院体育馆弦支穹顶屋盖为研究对象,基于改进的冷冻升温环索预应力摩擦损失算法,建立索撑节点摩擦因数为0.03、0.1、0.2、0.3、0.4的5种计算模型,探究索撑节点滑移摩擦大小对弦支穹顶结构内力及变形等参数的影响.研究结果表明:弦支穹顶结构张拉全过程中,取5种不同摩擦因数时各圈环索预应力变化趋势基本一致;结构第1～2两内圈环索因相邻索段间夹角较小使得索撑节点处滑移摩擦力增加,导致索撑节点平均预应力损失分别高达20.50%、15.19%,此值均大于取相同摩擦因数时的3～5圈环索;下部索撑体系的撑杆和拉杆最大应力随摩擦因数增加均逐渐增大且皆出现在屋盖短轴两端;索撑节点摩擦因数取值大小不影响上部网壳竖向位移分布规律,且对网壳下凹和上凸最大位移值影响很小;上部网壳采用类圆角矩形拓扑结构导致网壳节点竖向位移在张拉过程中,位于第3圈环索以内沿环向和径向上凸且呈均匀对称发展,周边支座至第3圈环索区域的网壳节点位移由长、短轴两端上凸向45°方向逐渐凹陷.     

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。     

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。     

等效预张力大跨度弦支穹顶预应力施工过程的正算法

为了准确模拟大跨度弦支穹顶预应力施工过程,建立符合实际施工顺序的结构施工初始态,对预应力施工过程的力学分析方法进行了研究.根据工程实践,总结了大跨度弦支穹顶预应力施工过程的特点,分析了状态变量叠加法、反分析法、生死单元法在其应用上的不足.结合非线性有限元分析方法,凝练了基于等效预张力的预应力施工过程正算法,并给出了具体的实施方法和步骤.以常州体育馆钢屋盖工程为算例,验证了正算法用于预应力施工过程力学分析的可行性和适用性.最后指出,基于等效预张力的正算法预应力施工过程力学分析,综合考虑了支撑与刚构的非线性接触、索力的相互影响、施工临时结构体系的转换、结构几何非线性等施工多因素耦合效应,能够准确跟踪结构在各施工阶段的状态.     

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.     

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.     

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     

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。     

多排柱引起梁、板预应力损失的估算方法

提出了一种计算坚向结构的侧限作用导致梁、板预应力损失的估算方法。该方法运用了结构力学的基本理论，建立了简化的计算模型，归纳得出的公式具有统一的形式。     

非均布压力作用下纯弯曲孔道预应力摩阻损失

为获得更准确的孔道预应力摩阻损失计算方法,保证桥梁结构设计的有效预应力和桥梁结构的安全运行。本文根据赫兹接触理论,综合考虑摩擦力、接触压力与张拉力间的相互作用,导出了纯弯曲孔道在非均匀压力作用下摩阻损失公式。通过有限元软件分析不同参数对摩阻损失计算值的影响。通过实际工程的摩阻试验探究纯弯曲孔道在非均匀压力下预应力摩阻损失的具体分布规律,并通过规范公式、推导公式的理论计算值与现场实测数据的偏差,验证公式的合理性。结果显示弯曲角度小于120°、摩擦系数为0.2~0.4范围内,推导公式计算值更接近实际情况;随着张拉应力和弯曲角度的增加,利用推导公式计算得到的摩阻损失值更接近实测结果。     

预应力损失对T梁翼缘板开裂位置影响研究

针对预应力损失造成的T梁翼缘板开裂问题,以福建某T梁桥为依托工程,借鉴嵌入式预应力混凝土组合单元模型的概念建立Ansys实体模型,考虑预应力损失20%,分析预应力损失对翼缘板截面上各关键点处的应力状态的影响.研究表明,T梁翼缘板与腹板交接附近位置应力较大,且预应力损失后,T梁翼缘板与腹板交接处应力增加明显,因此桥梁运营过程中,在超载等不利因素作用下更容易造成该位置的混凝土主拉应力过大,引起开裂.     

二次张拉钢绞线箱梁腹板竖向预应力损失研究

为了研究二次张拉钢绞线竖向预应力损失,进行了二次张拉钢绞线的矩形板试验,同时测试了采用二次张拉技术的实桥箱梁腹板竖向预应力的应力损失,并与传统的精轧螺纹钢竖向预应力体系进行比较.测试结果表明,采用二次张拉钢绞线技术后,箱梁腹板的即时竖向预应力损失基本上可以降低至10%以内,远小于精轧螺纹钢体系的竖向预应力损失率,可有效地提高箱梁腹板竖向预应力效率和抗剪可靠性.最后结合试验结果,探讨了管道摩阻、接缝压缩、锚具变形及回缩、弹性压缩、钢绞线松弛和混凝土收缩徐变等二次张拉竖向预应力各项损失的影响因素,并对各项二次张拉竖向预应力损失的设计取值方法提出了建议.     

基于接触摩擦的多片式钢板弹簧悬架预应力的计算

采用基于接触摩擦的有限元方法,在Ansys中使用面-面接触单元建立钢板弹簧有限元模型.对一组多片式钢板弹簧悬架进行预应力的计算,并与用传统预应力计算方法得到的结果和行业推荐值进行比较分析,证明新的方法更能反映簧片实际的受力情况.由此对簧片的自由曲率半径和自由弧高进行修正,既能满足设计要求,又能提高整副钢板弹簧的使用寿命.     

深基坑支护中锚杆的预应力与摩阻力试验

锚杆支护在国内深基坑开挖和支护中得到了广泛应用,但对其工作机理和计算方法的研究尚不够完善.以1个预应力锚杆支护的深基坑工程为实例,对工程锚杆进行了试验.通过试验,测试了锚固体在岩土中摩阻力的分布规律及其锚杆中的预应力变化,校验了锚杆的设计数据,为工程提供了设计依据.测试结果表明,锚固体与岩土体间的摩阻力沿锚杆长度不是均匀分布的,其分布规律与摩阻力水平有关,在孔口附近最大,从孔口沿锚杆长度逐渐衰减.锚杆的预应力随着时间变化,其变化与注浆量、锚杆的位置及其锁定荷载有关.锚杆杆体的受力变化对基坑开挖较为敏感,同时围护墙体的水平位移对其有一定的影响.     

水平管道中粗颗粒浆体摩阻损失的研究

水平管道粗颗粒浆体阻力损失的研究在矿业工程方面很有实际意义,而目前这方面的计算模型大多还不完善.为了选择合适的摩阻损失计算模型,基于前人的实验数据,采用同类比较法对目前三家具有代表性的粗颗粒浆体管道摩阻损失计算模型进行了探讨,发现三家公式都存在随着固体颗粒粒径和浓度的增加,误差都有增大的趋势.Newitt的缺点在于缺少浓度考量;Durand公式误差来源于重力理论的不足,许振良公式的不足在于相关参数取值.     

无粘结预应力混凝土无梁楼盖中预应力损失的灰色预测

探讨应用灰色系统理论的GM(1,1)模型,根据一定时间内预应力损失的观测资料确定预应力的长期损失及最终损失;并通过计算数据与观测数据对比分析,证实了应用灰色系统理论预测预应力长期损失,具有一定的可靠性和正确性,避免了以往方法中复杂的计算,从时间和经济上考虑具有重要的工程意义.     

预应力锚固损失的计算研究

对由抛物线和直线段通过切点，折点任意连接而布置的预应力筋，从理论上建立了该类预应力筋锚固损失的计算通式，并给出了特定式，完善了规范中有关预应力锚固损失的计算内容。     

缓变截面圆管中等温流动的摩擦损失

探讨缓变截面、可压缩等温摩擦管流的损失计算问题。用平均摩擦系数代替变摩擦系数，得到了摩擦损失的计算公式。其计算结果与变摩擦系数的数值积分解的结果比较，相差很小