三维放样技术在梭形格构柱制作中的应用

随着计算机硬件及力学分析软件的发展应用,在桥梁工程中塔柱的结构设计越来越新颖复杂。这要求钢结构加工制作技术也必须随之更新和改进,以适应钢结构设计的发展。以上海蕰藻浜大桥梭形格构塔柱为例,介绍利用Auto CAD和Tekla Structures软件进行三维建模。通过软件放样建模,解决了梭形格构柱等复杂塔柱的制作技术难题,提高了生产效率,提升了产品质量。

考虑弯矩作用梭形格构柱稳定承载力实用算法研究

以大型通用软件ANSYS为平台,研究以轴力为主、同时考虑弯矩作用的梭形格构柱的稳定承载能力。通过对不同高度和长细比的梭形格构柱进行非线性稳定计算和参数分析,提出了梭形格构柱稳定承载力的实用计算方法:以弹性特征值为基础计算梭形格构柱的等效长细比,并利用弯矩系数对等效长细比进行修正,得到修正长细比后即可通过查表的方式得到梭形格构柱稳定承载力。

考虑支座转动约束作用三管梭形钢格构柱的稳定性研究

通过弹性屈曲分析和考虑大变形的弹塑性分析研究了考虑柱底转动约束作用的三管梭形格构柱的稳定性能.分析了柱底转动约束刚度、初始几何缺陷作用方向、分布形式及幅值对梭形格构柱稳定性能的影响.研究表明:考虑柱底转动约束作用时梭形柱的一阶弹性屈曲模态表现为"C"形和"S"形两种形式;考虑柱底转动约束作用后,初始几何缺陷的作用方向对梭形格构柱的稳定承载力影响较大,柱底转动约束刚度较弱的平面为缺陷的最不利作用方向;梭形格构柱对初始几何缺陷的分布形式较为敏感,当分布形式与其一阶弹性屈曲模态一致时,稳定承载力最小.

考虑弯矩作用梭形钢格构柱的稳定性能

通过弹性屈曲分析和考虑大变形的弹塑性非线性分析首次考察轴力和弯矩共同作用下梭形钢格构柱的稳定性能。首先提出梭形格构柱截面刚度变化率的概念并分析其弹性屈曲性能,进而考察弯矩作用对梭形格构柱稳定性能的影响,重点分析轴向应力、弯曲应力和剪应力的发展历程,文中还考察了分肢钢管间距及隔板厚度对稳定承载力的影响。结果表明,截面刚度变化率决定桅杆的弹性屈曲模态;屈曲模态为"C"形的桅杆,弯矩作用导致稳定承载力的降低程度小于屈曲模态为"S"形的桅杆;可通过调整分肢钢管间距获得梭形格构柱的最大稳定承载力,相应的分肢间距与"C"形、"S"形屈曲模态转换的临界分肢间距基本一致;增加隔板厚度对提高"S"形屈曲模态桅杆的稳定承载力更为有效。

轴心受压梭形变截面钢管格构柱的弹性屈曲性能

梭形钢管格构柱是由若干钢管分肢以及许多横向缀管组成的变截面轴心受压构件,良好的力学特性和优美的建筑造型使其广泛应用于索膜结构、大跨度空间结构及高层结构的支承体系,它是近年来出现的一种新型的结构构件。利用有限元软件ANSYS分析了梭形三肢钢管格构柱的几何参数对其弹性屈曲荷载和屈曲模态的影响。这些几何参数包括:柱长、整体长细比、分肢钢管几何尺寸(外径和壁厚)、横向缀管几何尺寸(外径和壁厚)、横向缀管数量(或分肢长细比)等。分析结果表明,梭形格构柱在不同的结构参数下的屈曲荷载和屈曲模态与等截面柱有很大的不同,其中“S”形的屈曲模态反映了这种构件新的屈曲性能。

梭形柱的稳定性能及设计方法研究

梭形柱由于其优美的建筑造型,近年来作为竖向受力构件广泛应用于各类空间结构体系。首先介绍梭形柱的工程应用及受力特点,研究梭形实腹柱和梭形格构柱的稳定承载力和破坏机理,提出整体稳定承载力的计算和设计方法。研究成果表明,由于梭形柱的截面形态各异,惯性矩沿轴线的函数关系复杂,其屈曲模态及稳定承载力的设计理论与等截面柱有很大区别。梭形实腹柱可以等效成等截面柱验算其稳定承载力,其计算长度及等效长细比与楔率和截面的最大、最小惯性矩有关,其屈曲波形始终表现为单波形;格构式梭形柱由于剪切刚度和弯曲刚度沿柱轴线是变化的,导致了梭形格构柱的屈曲波形出现了反对称的“S”形波形的可能性。

三管梭形钢格构柱缩尺模型破坏性稳定试验研究

本文对广州新白云国际机场航站主楼三根三管梭形格构柱缩尺模型进行了立式破坏性稳定试验研究,侧重研究直立三管梭形格构柱在两端铰接约束,竖向轴压情况下的破坏特性与破坏机理,并探讨了稳定极限承载力、变形过程。三管梭形格构柱缩尺模型的比例分别为1/4、1/5、1/6,长度分别是4.7m、4.5m和4.9m,管径分别为68×4、58×4和58×4。缩尺试验在足尺试验的基础上进一步检验有限元分析结果的正确性。在破坏形状与位置、荷载-位移曲线、稳定极限承载力等内容方面,通过试验结果与有限元数值计算结果进行比较表明,二者吻合较好。

三管梭形钢格构柱足尺寸破坏性稳定试验研究

本文对广州新白云国际机场航站主楼三管梭形钢格构柱中的3种高度柱通过卧位试验法进行了足尺寸破坏性稳定试验,研究了三管梭形钢格构柱在两端铰接约束,轴向受压情况下的稳定极限承载力,并揭示和验证了这种梭形钢格构柱的特有破坏机理以及变形过程。3种三管梭形格构柱的长度分别为19m、23m和29m,所有钢管规格为Φ273×16。在稳定极限承载力、破坏形状与位置、荷载-位移曲线等几个方面,通过比较试验结果与有限元数值计算结果,验证了有限元方法对梭形柱计算结果的正确性及通用性,为机场梭形柱的安全和可靠设计提供了理论和试验依据。

考虑弯矩作用梭形钢格构柱稳定承载力非线性有限元分析

以2010年上海世博会世博轴工程中采用的梭形钢格构柱为研究对象,应用大挠度弹塑性有限元法研究考虑弯矩作用时梭形格构柱的稳定承载力。分析了初始几何缺陷作用方向、分布形式对梭形格构柱稳定承载力的影响,并与试验结果进行了比较。分析结果表明:梭形格构柱在轴力和弯矩共同作用下的一阶弹性屈曲模态表现为"S"形和"C"形两种形式;考虑弯矩作用后,初始缺陷作用方向对梭形格构柱的稳定承载力有较大影响;对一阶屈曲模态为"S"形的梭形格构柱,计算稳定承载力时只需考虑"S"形缺陷的影响,而对一阶模态为"C"形的梭形格构柱有必要综合考虑"C"形和"S"形缺陷的影响。与试验结果比较表明,建议方法计算梭形格构柱的稳定承载力安全、合理。

人行景观悬索桥结构的设计与研究

结合北京市顺义区减河上4座人行景观桥梁中悬索桥的设计,讨论人行悬索钢桥结构设计的若干问题。其中包括结构方案、荷载的确定、结构计算分析及结构设计等问题,特别对空间布置的索系以及梭形格构柱构成的索塔这两种特殊结构形式在悬索桥上的实际工程应用进行详细的讨论。

广州新白云国际机场航站楼结构分析的关键问题

本文介绍了广州新白云国际机场航站楼结构分析的四个关键技术问题,并对前三个关键技术问题进行了非线性有限元分析。四个关键问题是:主楼结构整体稳定性、连接楼结构整体稳定性、膜张拉对结构的影响以及梭形钢格构柱稳定极限承载力的确定。有限元分析结果表明,主楼三角形桁架屋盖的侧向稳定性较低,需加强屋面压型钢板的抗剪刚度以提高其稳定承载力。应用本文提出的膜简化计算模型有效地分析了刚性骨架支撑的张拉膜结构,本文同时对钢桁架下弦端部实心棒节点进行了弹塑性分析。