提高超大型天线索支撑结构刚度的方法及其对电性能的影响

针对新一代大型球面射电望远镜馈源舱索支撑结构存在扭转刚度低的问题,提出增加稳定索系以提高扭转刚度的方法。稳定索系由3根下拉索构成,每根稳定索的上端与馈源舱连接,下端通过导向滑轮与吊重相连。在馈源舱支撑结构因外部扰动发生振动时,稳定索系起到动力吸振作用,有效提高结构的刚度。考虑大跨度悬索自重对悬索形状和张力的影响,建立包含稳定索系在内的馈源舱索支撑结构的系统非线性平衡方程。给出在外部干扰作用下,改型前后结构位移响应的对比,并通过5m试验模型验证该方法的有效性。进而,绘制天线方向图,从增益、第一副瓣电平、交叉极化等方面,对增加稳定索系可能带来的对天线电性能的影响进行定量分析。理论分析与试验结果说明,增加稳定索系的支撑方案可以应用于500m天线工程。

平面钢框架-预应力索支撑结构断索动效应分析

为研究钢框架-预应力索支撑结构由于索突然断裂破坏引起的动效应,采用瞬时加载法,对单侧索破断后的剩余结构分别用简化理论和有限元模型进行动力反应分析。研究结果表明:当结构在整个振动过程中处于线弹性状态时,动效应仅与索阻尼比以及失效时间相关,动力系数最大值接近2.0,且动力系数随索失效时间和阻尼比的增大而减小;但当结构在整个振动过程中发生屈服进入塑性状态后,动力效应还与需求能力比有关,动力系数随需求能力比的增大而增大,直至出现动力发散;结构中破断索卸载产生的冲击被未破断索的拉力抵消了,从而钢框架不易进入塑性状态。

高层钢框架预应力索支撑结构脉动风模拟AR模型参数分析

以高层钢框架预应力索支撑结构为例,研究了应用AR模型进行脉动风模拟时,模型的2个关键参数——时间步长、时域点数的取值对模拟结果的影响.在讨论基于AR模型的脉动风模拟方法的基础上,利用有限元软件Sap2000建立结构模型,利用Matlab编制AR算法程序,分别选用不同的时间步长、时域点数对结构进行脉动风速时程分析,将生成的脉动风速功率谱曲线与目标谱进行对比,根据曲线吻合情况确定参数的合理取值范围.结果表明,时间步长的取值对AR模型模拟结果有较大影响,其最优值域为0.10～0.18 s,超出这一范围均会导致功率谱曲线与目标谱偏离,降低模拟精度；时域点数对AR模型模拟精度的影响较小,可根据工程需要选择时域点数.

索支撑空间网格结构强震下破坏模式研究

索支撑空间网格结构是一种采用独特网格形状、网格形式、曲面形态的新型单层网壳结构,其在强震下破坏模式和其他单层网壳结构不同,具有一定的特殊性。为此,本文基于有限元软件ANSYS,同时考虑几何非线性和材料非线性,对3类矢跨比的椭圆抛物面索支撑空间网格结构进行弹塑性时程分析,考察结构位移与应力等响应指标,研究索支撑空间网格结构地震作用下破坏模式。通过典型算例的计算分析,得到索支撑空间网格结构两种主要的破坏类型,第一类是随着荷载幅值的增加,结构位移增加明显,结构破坏有一定征兆;第二类是随着荷载幅值的增加,结构位移增加不明显,结构破坏较为突然,没有明显征兆。在破坏模式成因方面提出拉索破坏是影响结构破坏模式的一个重要因素。另外,文中还考察了破坏过程中位移与应力的分布发展状况。

索支撑-钢框架结构滞回性能研究

将索引入多高层钢结构,形成了耗能索支撑-框架结构,该结构体系能有效提高框架结构的抗侧能力和侧移延性及耗能能力。通过有限元分析,研究了索支撑-框架在不同轴压比下的滞回性能。研究了索截面面积、轴压比对结构耗能能力的影响规律,以及耗能过程中索力的变化规律。研究表明,索支撑-框架结构具有较好的反复耗能和自复位能力,支撑框架在轴压比为0.5左右时,耗能能力最优。索支撑可明显提高结构的抗侧刚度、侧移延性、极限承载力和有效耗能能力。随着索截面面积的增大,结构自复位能力提高,但耗能能力并非一直提高,提出了合理的索截面面积,以确保结构在耗能能力和自复位能力间得到良好的性能点。

索结构约束支撑在某项目中的应用

介绍了索结构约束支撑的特点与设计原则,并通过ANSYS有限元软件,进行了弹性屈曲分析与滞回分析,指出将索结构约束支撑应用在某项目中,达到了承载力高、结构轻盈的效果。

斜拉索耦合振动模型及其参数分析

考虑支撑构件对斜拉索参数振动的影响,从整体振动角度研究斜拉索的非线性参数振动特性,提出一个耦合索支撑结构模型.该模型既考虑了斜拉索的几何非线性,也考虑了支撑构件的运动对斜拉索振动的影响.应用多尺度法对该模型进行摄动分析,得到该模型参数振动时的激励频率及稳定区域边界,讨论模型质量比、刚度比和倾角等参数对幅频响应及稳定性的影响.研究表明,索的非线性参数振动特性并不随质量比和刚度比单调递增,而是存在某一临界值,使索的非线性参数振动特性最大化;随着倾斜角度的增加,索的非线性参数振动特性是单调递增.

具有缺陷和应力限值的预应力钢支撑柱屈曲性能

通过预应力支撑加固的钢柱,一般增加了轴向抗压强度。过去,十分强调获得更高的临界屈曲荷载,然而,后屈曲性能是结构安全性和功能的重要保证。对具有几何缺陷和与可能的材料失效相关的应力极限的支撑柱的屈曲性能进行检验。考虑有几何缺陷支撑柱的屈曲性能,采用Rayleigh-Ritz方法对几何非线性模型公式化,并通过有限元方法进行验证。研究显示:对于承受最高临界荷载的预应力状态,系统对有几何缺陷的柱更为敏感。对某一给定形状结构,实际的最大荷载似乎随着预应力的增加而增加。研究建议:最佳的预应力取值应该大于基于传统方法的线性分析的结果。

多高层预应力钢结构索支撑-框架静力性能研究

将预应力索支撑引入多高层钢结构,提出耗能预应力索支撑-框架结构,该结构体系能有效提高框架结构的抗侧能力和侧移延性,减小柱子计算长度,降低结构用钢量。利用有限元分析方法,分别对预应力索支撑-刚接框架、预应力索支撑-半刚接框架以及纯刚接框架进行静力性能分析,研究轴压比对三者的弹塑性发展、极限承载力、破坏机理、侧移刚度和侧移延性等方面的影响规律。研究表明,设置索支撑除增大框架抗侧刚度和提高极限承载力外,更重要的是提高侧移延性,改善破坏模式,且当外荷载去除或减小时使框架全部或者部分回到原始平衡位置,实现自复位。另外,随着轴压比的增大,三者抗侧承载力均降低,纯框架侧移延性降低,但索支撑-框架延性基本不受轴压比影响。

大型钢箱梁焊接收缩变形及其控制

大跨度索支撑结构（悬索桥和斜拉桥）的全焊大型钢箱梁制造的几何精度控制主要取决于组装精度和焊接变形的控制，复杂结构的焊接变形控制是非常困难的。在此，重点介绍南京二桥钢箱梁的结构特点和主要焊缝焊接收缩变形的测试结果，通过统计分析建立经验公式，并提出钢箱梁焊接变形的控制方法。