大跨度预应力张弦式管道试验与有限元分析

以一榀100 m跨度预应力张弦式管道为原型,设计了1∶15比例缩尺模型,在中国首次开展了张弦式管道在预应力张拉阶段、正常使用阶段及承载力极限阶段的受力全过程试验研究。基于ANSYS软件对试验全过程进行了非线性有限元模拟,并结合一致缺陷模态法与柱面弧长法,进行了同时考虑初始几何缺陷与几何非线性的屈曲分析。结果表明:半跨荷载对预应力张弦式管道较为不利,结构整体变形与上弦应力增长较为迅速;结构对平面外的初始几何缺陷较为敏感,半跨荷载下的屈曲临界荷载较全跨荷载作用时稍低;结构具有可靠的稳定性与较大的安全储备,极限承载力达到设计荷载的2.68倍;有限元计算值与试验结果吻合良好;该非线性有限元分析方法能较好地实现对预应力张弦式管道受力全过程的模拟。

100m跨预应力张弦式管道优化设计研究

对100 m跨预应力张弦式管道的矢跨比、垂跨比及上、下弦截面等设计参数进行了有限元分析与优化,并分析了不同支承条件下该结构的非线性稳定性.以优化后的设计方案为原型,通过1:15缩尺模型的预应力张拉与加载试验,进一步研究了张弦式管道的全过程受力性能.结果表明,半跨荷载工况在张弦式管道设计中起控制作用;张弦式管道对平面外的几何缺陷较为敏感,通过合理设置侧向斜撑可以保证结构的平面外稳定性;有限元计算值与试验结果吻合良好.

南沙体育馆双层轮辐式空间张弦结构钢屋架预应力施工技术

重点阐述了广州亚运会南沙体育馆双层轮辐式空间张弦结构钢屋架预应力施工所采用的技术方法。通过施工技术重点难点分析,采取一系列的技术措施,主要包括钢结构安装临时支撑体系的选择、分层分级分批张拉实施方案、每批次钢索同步张拉方案、利用施工监测数据分析控制预应力施工的质量和安全等,并对这项技术方法的应用效果进行总结。指出采用贝雷架支撑体系比满堂红支撑体系有明显优势;有限元分析结果对整个张拉过程起着重要作用。

大跨度张弦梁结构预应力施工技术应用研究

大跨度张弦梁结构是一种新型的大跨度自平衡空间结构体系,具有使用荷载下结构变形小,稳定性强,承载能力高,建筑造型适应性强等优点,近年来得到了广泛的应用。这种结构整体为大跨度钢结构及大直径钢索张拉相结合的综合结构型式。施工难度大,危险性高,施工过程中,施工技术的选择,施工的重点、难点及关键问题的研究显得至关重要。文中结合实际工程,针对以上问题,进行了详细地分析研究。通过实践证明,预应力施工技术在此类工程中能够保证施工过程结构的绝对安全。本工程同时也实现了施工过程的可预见性及可控性,取得了十分良好的效果,为今后次技术的广泛应用奠定了良好的基础。

大跨度张弦式管梁研究

大跨度预应力张弦式管梁是运输管道跨越江河或沟堑的一种新型结构形式，其跨度可达100。150m。以一榀100m跨预应力张弦式管梁为原型，设计了1：15缩尺模型，在国内首次开展了张弦式管梁在预应力张拉阶段、正常使用阶段以及承载力极限阶段的受力全过程试验研究。基于ANSYS对试验全过程进行了非线性有限元模拟，并结合一致缺陷模态法与柱面弧长法，进行了同时考虑初始几何缺陷与几何非线性的屈曲分析。试验研究与有限元分析表明：半跨荷载对预应力张弦式管梁较为不利，结构整体变形与上弦应力增长较为迅速；结构对平面外的几何缺陷较为敏感，半跨荷载下的屈曲临界荷载较全跨荷载作用时稍低；结构具有可靠的稳定性与较大的安全储备，极限承载力达设计荷载的2．68倍；有限元计算值与试验结果吻合良好，表明本文采用的非线性有限元分析方法能较好地实现对预应力张弦式管梁受力全过程的模拟。最后，基于瑞利一里兹法推导了预应力张弦式管梁在弹性与弹塑性状态下的变形与内力计算公式。

主题馆西馆126 m跨双索张弦桁架预应力拉索施工技术

世博会主题馆西馆屋面钢屋盖采用了126m跨双索张弦桁架,为此,对张弦桁架施工中双索同步张拉、不同工况下拉索施工张拉力以及结构变形、张拉起拱值等关键问题进行了研究分析。介绍了张弦桁架拉索的施工技术和索力监测技术,监测结果表明,针对性的措施取得了预期效果。

74m大跨度张弦梁钢结构屋盖施工关键技术

南京国际博览中心二期工程中1#、2#展馆采用张弦梁钢结构屋盖。由于其跨度大、单榀自重大,决定采用"分段吊装、高空对接、一次张拉"的施工方案。通过仿真计算,并在施工中强化对拉索张拉的位移及索力监控,确保了拉索下料、张弦梁体系拼装、张拉的精度和可靠度,保证了张弦梁体系的空间形态,使建筑符合结构受力及观感要求。

96m长大跨度钢结构张弦梁关键施工技术研究

张弦梁结构是一种由刚性构件上弦、柔性拉索、中间连以撑杆形成的混合结构体系,其结构组成是一种新型自平衡体系,该体系简单、受力明确、结构形式多样、充分发挥了刚柔两种材料的优势,并且制造、运输、施工简捷方便,在大型公共建筑中得到越来越多的应用。文章以南京国际博览中心三期为例,阐述大跨度钢结构张弦梁施工的关键技术,研究成果可为其他类似工程提供借鉴。

下承式特大型宽桥面混凝土鱼脊连续梁桥——超高差、超长、超大吨位预应力钢束施工关键技术

鱼脊连续梁桥是一种截面形式比较特殊的梁桥,由梁体与鱼脊立墙组成。鱼脊立墙作为鱼脊桥梁的主要构件,不但承担着桥梁景观功能,同时也为大跨径桥梁提供了大部分的结构刚度,贡献了桥梁主要的竖向承载能力。结合两港公路大治河桥主桥——国内首座下承式特大型宽桥面混凝土鱼脊连续梁桥,介绍鱼脊立墙内的超高差、超长、超大吨位预应力钢束施工关键技术的研究。

预应力技术在大跨度整体现浇梁中的应用

介绍跨省道连续梁预应力施工，重点对预应力施工管道布设，管道定位，预应力钢绞线穿束，预应力钢绞线张拉和预应力管道压浆做出说明，尤其对各过程需要注意的问题进行强调。

预应力技术在大跨度整体现浇梁中的应用

介绍宁杭客运专线句容河特大桥跨江苏省S337省道连续梁预应力施工，重点对预应力施工管道布设，管道定位，预应力钢绞线穿束，预应力钢绞线张拉和预应力管道压浆做出说明，尤其对各过程需要注意的问题进行强调。

大型火力发电厂超大跨度煤场封闭施工的工艺实践

为保证200 m以上超大跨度预应力拉索的张弦桁架形式结构封闭煤场的建设质量和施工安全,以国内某2×1000 MW机组火力发电厂超大跨度封闭煤场为例,详细描述了超大跨度封闭式煤场预应力张弦桁架施工的技术细节及具体施工步骤、预应力设备选用、锁具安装及张拉控制细节。对张拉的各种受力工况进行了详细的施工模拟有限元数值分析。在张拉预应力施工过程中进行监测,做到仿真分析过程数据与现场施工控制的数据趋于一致,保证现场施工预应力张弦桁架的安全、准确、受力合理。实际张拉控制的竖向位移和张拉控制力,与张拉施工模拟分析时的竖向位移和张拉轴力数据一致性较高(最大相对误差分别为1.78%和0.15%),施工完成后的应力与设计要求基本吻合,可为超大跨度预应力张弦桁架结构的封闭煤场施工提供参考。

轮辐式大跨度张拉结构地震反应分析(Ⅱ)

以世纪莲体育中心轮辐式大跨度张拉索膜结构为研究对象,分析索系预应力变化时,地震作用下结构的动力反应。结果表明:索系预应力增大,结构刚度增加,地震作用下索系竖向位移减小,但其他杆件竖向位移增大,结构内力增加,地震力造成的损伤也增大;部分预应力索松弛对索系及压环轴应力影响不大,但对压环和腹杆的弯矩、索系及压环的位移影响较大,可通过监测构件内力及位移的变化来判断结构的损伤。

悬挑式张弦罩棚结构的风致疲劳分析

悬挑式张弦梁结构是由传统张弦梁结构改进的高效空间结构,其单榀张弦梁结构由上拉索、弦杆以及下抗风索组合而成。由于此类结构的风致振动效应显著,有必要研究其风致疲劳效应的影响。为研究悬挑式张弦罩棚结构的风致疲劳损伤,以某体育场罩棚为研究对象,采用几何缩尺比为1∶150的ABS塑料刚性模型进行B类风场下的风洞试验,得到各测点的风压时程数据,转化为有限元模型的节点风荷载进行风致振动响应分析并得到拉索的应力时程。利用雨流计数法对拉索的应力时程进行统计计数,并结合EuroCode2中所推荐的拉索S-N曲线,采用Miner准则对拉索的疲劳损伤进行线性累积,从而对该悬挑式张弦梁结构中的拉索进行疲劳损伤评估。结果表明:拉索构件的风致疲劳损伤随风向角变化明显,最不利风向角在180°附近;由于拉索构件的几何非线性特性,其疲劳损伤随风速变化呈非线性增长趋势。

双层索网与张弦梁结构对竖向刚度及索力敏感程度差异化分析

大跨度柔性及半刚性结构由于索单元的引入,显著提高了结构的受力性能,使得更多满足建筑创新要求的结构得以实现。近年来上述两种结构被广泛应用于大型体育场馆,国内外学者对其进行了大量理论研究,且研究成果已较好地用于实际工程中。因柔性和半刚性结构对索单元依赖程度的差异,两种结构在竖向刚度及索力敏感程度方面产生了较大差异,该差异对实际的设计及施工产生了巨大影响。为探究上述问题,通过通用有限元软件ANSYS建立相同尺寸的大跨度轮辐式双层索网和辐射式张弦梁结构,以竖向刚度和索力敏感程度为目标设立相应的对比参数,包括等效竖向刚度系数G、索力敏感程度值TS 1和索力敏感程度相对值TS 2,对多组不同跨度的两种结构进行对比分析,以指导相似工程的设计工作。结果表明:在外荷载不断增大的过程中,索网结构的竖向刚度存在突变和缓慢增强的现象,通过对环向索(构造索)的内力进行跟踪记录后发现,在刚度突变点,环向索内力逐渐由正值降为零(发生松弛),说明环向索的松弛现象导致结构竖向刚度发生突变;通过相关数据分析可知,相比于荷载施加初期的刚度,索网结构荷载施加末期的刚度增加约3.2%,因增加量较小,实际分析中可忽略不计。张弦梁结构的竖向刚度基本保持不变且不存在刚度突变现象。当跨度较小时,索网和张弦梁的等效竖向刚度系数G较为接近,随着跨度的增大,两种结构均出现等效竖向刚度系数G下降的现象,但索网结构下降速率远快于张弦梁结构。相同平面布置情况下,索网结构的索力敏感程度值TS 1、索力敏感程度相对值TS 2均大于张弦梁结构,表明索网结构对索力的敏感程度较小,而张弦梁结构由于上部刚性杆件的存在,整体刚度在较小索力的情况下已经形成,使得该结构对索力敏感程度加强。在增大预应力或减小跨度的过程中,索网和张弦梁结构均出现对索力敏感程度减弱的现象。对索网与张弦梁结构的索力敏感程度值TS 1进行比较后发现,两种结构的TS 1比值稳定在2.43~2.55之间,该结果可为相似工程提供参考。