大型柔性摩天轮轮辐索预张力确定方法研究

以北京朝天轮结构设计为背景,通过分析确定轮辐索预张力需考虑的因素,给出了确定大型柔性摩天轮结构轮辐索预张力的方法,包括预张力值域的确定方法及其调整方法,在值域范围内调整预张力需考虑的各种因素,及估算合理预张力的简便算法.指出轮辐索预张力值域上限由180度索是否满足轮辐索安全系数确定,值域下限由0度索是否松弛确定;减小轮缘自重或适当减小轮辐索的安全系数可增大值域范围,而增大轮辐索截面积可能引起调整预张力的恶性循环;轮辐索预张力的确定还需考虑轮缘平面内外的刚度及90度索的松弛;由于轮辐索预张力和轮缘自重的比值R可大致决定结构的受力特性,故大型柔性摩天轮结构可采用与北京朝天轮相近的R值初步预估轮辐索预张力值.

柔性巨型摩天轮结构的力学解析与有限元分析

柔性巨型摩天轮结构体型庞大,结构形式特殊,刚性轮缘与柔性拉索相结合,边界条件复杂。同时采用了力学解析分析模型和非线性有限元数值模型对柔性巨型摩天轮结构体系进行非线性静力分析和研究,并以某柔性巨型摩天轮结构项目为工程背景进行了实例验证与分析。非线性静力分析结果表明:预应力拉索的引入使得柔性巨型摩天轮结构具有明显的非线性特征,结构受力性态主要由初始态预应力决定;力学解析与有限元数值两种模型的计算结果比较吻合,力学解析模型能揭示结构的受力特性,具有较好的实用参考价值。

柔性巨型摩天轮结构的非线性分析

结合某摩天轮工程实例,分析柔性巨型摩天轮结构轮缘和拉索的受力性态,合理选择初始态预应力度,优化结构性能.考虑初始缺陷分别对轮盘以及摩天轮整体结构进行稳定分析,研究其非线性屈曲特征.同时考虑几何非线性和材料非线性进行弹塑性极限分析,全面揭示其结构特性.分析和研究结果表明:预应力拉索的引入使得柔性巨型摩天轮结构具有明显的非线性特征,初始态预应力决定了结构受力性态,由辐射状拉索和立体桁架组成的轮盘结构提供了强大的抗侧和抗扭刚度,柔性巨型摩天轮结构稳定性能良好,塑性发展机制理想,最终破坏表现为强度破坏,弹塑性极限承载能力比较大,能满足摩天轮正常运行和暴风状态的要求.

覆冰荷载对柔性巨型摩天轮结构的影响

摩天轮冬季运行时结构经常会出现覆冰现象,考虑到覆冰荷载对结构的影响,对柔性巨型摩天轮结构体系在覆冰荷载不同组合工况下采用非线性静力分析计算。采用ANSYS有限元软件对摩天轮结构进行的分析验算结构表明结构在覆冰荷载作用下的强度、变形及稳定性均符合规范要求,具有较好的参考价值。