新型体内预应力钢屋架的张拉成型与受力性能分析

提出一种新型自平衡结构——体内预应力钢屋架。采用等效降温法借助通用软件ANSYS对体内预应力钢屋架进行张拉成型模拟,之后对结构进行静力分析,并与体外预应力钢屋架以及普通钢屋架进行了用钢量比较。通过分析可知,新型体内预应力钢屋架受力性能优越。

张拉成型拱架结构的发展现状及成型机理初探

张拉成型拱架结构是近年出现的一种新型大跨空间结构形式,结构中引入了张拉成型技术及预应力技术,这些技术的采用,不仅能解决高空作业问题,从而为施工带来很大便利,而且使结构具有水平推力小、节约用钢量、挠度小等优点,是一种非常有实用价值的新结构。总结了张拉成型拱架结构的特点及发展应用现状,初步分析了其成型机理,并通过简单算例,分析了其成型过程中结构的受力特点。

双椭形弦支穹顶张拉成型试验研究

双椭形弦支穹顶是弦支穹顶结构的一种新型结构形式,它综合了单层网壳结构和索穹顶结构的优点。通过对一长轴6.7m,短轴5.1m的双椭形弦支穹顶进行模型试验,用有限元计算软件ANSYS对结构成型过程进行了全过程跟踪计算,重点分析了张拉过程中,结构变形、结构内力变化规律,从而验证张拉成型理论方法的正确性、可行性。

张弦梁张拉成型控制方式研究

张弦梁张拉成型是实现其结构功能的关键,目前尚无这方面的标准可遵循。根据结构张拉成型的基本理论,经过简单推导,提出等代张拉刚度的概念。以几项典型工程为例,对张弦梁结构的等代张拉刚度进行分析,并给出它们的张拉力-竖向位移曲线。最后结合结构等代张拉刚度、张拉力大小及结构的大小,根据张拉力与结构竖向位移敏感程度等,提出实际工程中张拉成型控制方式的选取建议。

基于误差控制的索杆张力结构张拉成型方案的选择

针对在索杆张力工程中普遍存在施工误差、同时又缺乏能有效控制误差效应的张拉方案选择技术现状,首先基于随机理论构建了杆件长度误差的数学模型,并通过分析索杆张力结构的自应力模态数和机构位移数提出了确定主动索数的基本思路;然后基于空间铰接索杆结构的三大方程构建预张力偏差与杆件长度偏差的基本关系,并在此基础上进一步构建了以主动张拉索索内力可精确控制条件下其余被动索索内力偏差与杆件长度偏差关系,由此来分析评价各张拉成型方案被动索杆内力偏差效应,进而提出能有效控制误差效应的张拉成型方案优选方法;最后以算例分析表明,通过机构分析可初步确定主动张拉索数,不同张拉成型方案具有不同的施工精度,实际工程中可结合施工条件优先选择施工精度高的张拉成型方案。

体内预应力钢屋架张拉成型及内力分布研究

对体内预应力钢屋架的张拉成型过程进行了详细描述并给出相应的力学解释。采用等效降温法借助通用软件ANSYS对体内预应力钢屋架进行张拉成型模拟,研究了结构在成型过程中的变形以及预应力分布情况。

体内预应力钢屋架成型过程的参数分析

工体内预应力钢屋架是一种新颖的结构形式,成型过程中的参数分析对于深入认识结构特性和提出合理的结构设计思路具有重要意义。作者采用等效降温法并借助通用有限元程序模拟体内预应力钢屋架的成型过程,研究截面尺寸、刚臂长度、端部腹杆与上弦夹角、初始跨度对变形和预应力分布的影响。

刚性网格索穹顶结构施工成型方法研究

刚性网格索穹顶结构施工成型过程中,其下部预应力索杆体系的成型与上部刚性网格的安装是一项非常关键的技术。在对国内外已建索穹顶结构施工成型方法进行总结的基础上,并结合国内在这方面取得的研究成果,提出了一种改进的索穹顶结构施工成型方法:索穹顶塔架提升索杆累积安装张拉成型方法。该方法可明显减小预应力拉索的牵引距离和牵引力,方便了拉索和撑杆的安装就位,施工过程中的安全性更易保证。

索网穹顶静动力分析及施工模拟

索网穹顶系国内首次采用新型结构形式,体系较为复杂,静动力分析及施工过程动态模拟显得特别重要。基于非线性有限元分析方法,本文对结构主次索网的协同工作性能进行了分析,并对动力性能做了深入探讨。鉴于索网穹顶结构施工成型的难点,运用ANSYS软件跟踪模拟分析施工过程中结构的响应,对类似结构的工程施工设计具有一定的参考价值。

体内预应力钢屋架结构稳定性的参数研究

体内预应力钢屋架是一种新的预应力钢结构形式。作者研究了该结构在张拉成型过程中的内力分布以及参数影响因素,讨论了该结构成型后的稳定性问题,确定影响成型后结构稳定性的关键参数,为该类结构的设计和加工提供依据。

索穹顶结构模型试验及施工技术研究

结合内蒙古伊旗全民健身体育中心索穹顶实际工程,制作了1:4试验模型,结合仿真分析结果,提出地面组装、分步牵引整体张拉成型的安装施工方法。在实际工程中得到了成功应用,减少了高空作业量,保证了施工的安全。从监测数据看,施工完毕以后的位形和设计位形基本一致。

伊金霍洛旗体育中心大型索穹顶施工技术

鄂尔多斯伊金霍洛旗体育中心索穹顶结构是目前我国第一个大型穹顶结构工程。现场通过仿真模拟分析及现场应力施工监测保证了工程张拉满足设计要求。施工中借助中间搭设的支撑塔架,并配合四周脊索和斜索张拉,完成了张拉成型过程。可为同类施工提供参考。

成都露天音乐广场索网结构控制技术研究

以成都露天音乐广场主舞台索网工程为研究对象,从索网工程施工难点、质量控制方法、施工过程等几个方面进行了分析;该工程涉及了索网结构尺寸、组装、提升、张拉等方面的质量控制措施和原则。同时,针对受限空间索网施工难度大、周期长的问题,提出了合理的索网展铺和提升方法;并采用有限元分析与监控监测相结合的方式来保证索网施工的安全与质量。研究结果显示,索网结构成型后,索力大小以及结构主要控制点位移变化值均满足设计要求,双曲拱线性控制良好,索网施工效率提高了26.7%。研究成果可为我国以后类似索网结构的加工制造及施工应用提供技术参考。

三铰拉梁式肋环型索穹顶结构受力性能研究

按照刚性脊索穹顶结构的思路,将常规肋环型索穹顶中的脊索替换为三铰拉梁,提出了一种三铰拉梁式肋环型索穹顶结构。制作了1个直径为6 m的三铰拉梁式肋环型索穹顶结构模型,对其张拉成型过程和不同静力荷载作用下的结构响应进行了数值模拟和试验研究。结果表明:张拉成型过程中,斜索和环索的索力逐渐增大,拉梁局部变形逐渐减小,结构整体由存在较大平面外偏移的松弛状态逐渐刚化成型;竖向荷载作用下,三铰拉梁式肋环型索穹顶整体变形较小,拉梁中铰局部变形是预应力设计和位移控制的关键;结构整体为柔性空间体系,对非对称荷载作用较为敏感;卸载后,结构可以恢复初始的形状与内力,呈现弹性特征。有限元模型可以较好地模拟结构在张拉成型和加载过程中的位形和受力规律,可用于三铰拉梁式肋环型索穹顶结构的受力性能分析。