预应力空间网架结构一次张拉计算法

反复张拉和反复调整预应力杆的内力是目前工程上常用的施工方法,该方法十分麻烦且费时费钱.为此提出了预应力空间网架结构一次张拉计算法,将逐次增加预应力杆的预应力值作为未知数,通过结构力学方法,建立预应力准则方程式并求解之;然后计算每次预应力时各预应力杆的控制值、后张预应力对先张预应力杆的影响值,以及网架结构杆件内力和节点变位,直至最后一次预应力时,得到各预应力杆的最终设计内力值及网架结构的内力和变位.采用本文方法对文中算例的计算结果说明,预应力杆的内力值在预应力张拉全过程中无须调整,可一次性完成预应力施加的操作过程.

预应力空间网格结构的预应力施工控制理论研究

针对预应力空间网格结构在在预应力施工过程中的实际状态与理论分析模型存在差异的情况,提出"预应力空间网格结构的预应力施工控制"问题。并从系统分析的观点出发,建立索力递推系统对该问题进行详细讨论,从理论上证明只有在索力间相互影响满足一定要求的情况下,恒以目标索力为索张拉力进行循环补拉才能使实际索力不断逼近目标索力,但逼近的速度受3个因素的影响:索力间相互影响、索数目、循环补拉开始前实际索力与目标索力的差值。索力间相互影响越大,索的数目越多,张拉开始前实际索力与目标索力相差越大,则实际索力逼近目标索力的速度越慢,为达到目标索力要求需要进行的循环次数也会增加。为此,提出"基于索力观测值的预应力施工方案决策"的概念,讨论两种基于索力观测值的预应力施工方案决策方法:数学方程法和迭代求解法。最后通过工程算例验证所提出的预应力施工控制理论的正确性。

拉索预应力空间网格结构的索张力计算及张拉全过程分析

实际工程中,对于拉索预应力空间网格结构的索张拉是一个需要反复调整的繁琐过程。对此,提出了一种针对多阶段多批次张拉施工全过程分析的计算方法,用以提高索张拉施工的效率。该法通过不断减小拉索实际张力与目标张力的差值来求解各索在张拉过程中应该产生的初始应变,最后只要利用计算结果并按照预定的顺序张拉,便可使所有索只经过一次张拉就能最终达到各自的目标张力值。对一个150 m跨度的拉索预应力球面巨型网格结构进行了计算,并利用计算结果,对结构的杆件内力和最大节点位移进行了张拉全过程跟踪分析。结果表明,在实际工程中采用上述方法进行计算与张拉是切实可行的,另外,在张拉过程中进行跟踪分析十分必要。

预应力空间结构施工控制张力的逆向计算法

逆向计算法能计算预应力空间结构中索的施工张力控制值,当采用分组分批张拉施工方法时,每批索只要一次张拉到计算所得的施工控制张力值即可,当最后一批索张拉完毕,所有组索的实际内力将达到它们各自的张力设计值。

预应力空间结构索力修正施工的分析方法

针对预应力空间结构中的拉索存在较大预应力误差问题,提出了索力修正分析方法,该方法的分析过程分两个阶段进行:第一阶段起点为结构的"零预应力态",终点为结构存在预应力误差的"实测预应力态",通过结构分析计算使各拉索存在的张力计算值与实测值相拟合;第二阶段起点为"实测预应力态",终点为结构理想的"设计预应力态",通过结构分析计算使各拉索的存在张力计算值与设计值相拟合,采用循环迭代的求解方法得到各拉索的施工张力修正值.工程算例表明,本分析方法可应用于预应力空间结构索力修正施工的仿真分析,利用其计算结果可使结构中的索力修正施工变得有序、简捷、准确.

大跨度下弦管内预应力空间管桁架结构的试验分析

大跨度下弦管内预应力空间管桁架结构是在原有管桁架和张弦梁结构的基础上发展而来的一种新型的空间结构,我们对它的一个工程实例实施了仿真模型试验,得到结构在静力荷载下的变形情况,实验表明承载力达到4.68 KN/m2,即超载20%结构仍未破坏,与理论分析结果比较,证明了实用分析方法满足现行设计规范要求,可用于实际工程。

随机参数拉索预应力空间铰接钢结构随机内力摄动分析

同时考虑拉索刚度、钢索预拉力、边界弹性约束刚度及外荷载的随机性 ,得到了随机参数拉索预应力空间铰接钢结构随机内力摄动分析的一般公式及其统计特性的计算表达式 .文中所建立的计算模型为进一步进行拉索式预应力空间铰接钢结构的可靠性分析奠定了一定的理论基础 .

随机拉索刚度预应力空间钢桁架随机内力摄动分析

基于已建立的拉索式平面预应力钢桁架基本理论 ,考虑到拉索刚度的随机性 ,得到了拉索式空间预应力钢桁架随机内力摄动分析的一般公式及敏度分析式 ,给出了空间预应力钢桁架随机内力统计特性计算表达式。为进一步进行空间预应力钢桁架可靠性分析奠定了一定的理论基础。最后针对工程中常见的三角形立体钢桁架 。

140m跨度预应力空间悬索桁架桥结构分析

某过河管道桥跨度140m,采用预应力空间悬索桁架的结构形式。结合工程设计实践,采用非线性有限元软件ANSYS对结构静力性能进行分析,确定结构布置方案;应用BlockLanczos法对索桁架桥进行自振特性分析,得到结构各阶频率和振型;应用非线性随机模拟风振分析法对结构方案进行整体分析得到全桥在脉动风荷载作用下的位移响应时程。计算结果表明,结构整体工作性能良好,承重索与抗风索的截面积对桥体动力稳定性均有较大影响。

基于系统可靠度的预应力空间网格结构优化

为降低预应力空间网格结构系统优化分析的复杂度,提出一种利用改进的遗传算法进行结构系统可靠度约束下的最小质量优化设计的方法。该方法将系统可靠度作为结构优化控制参数,采用分枝限界法判定系统的主要失效模式,应用PNET法计算系统的可靠度。算例分析表明,该方法得到的最优个体质量相对于最佳矢量型法降低了2.82%。该方法合理有效,具有工程应用价值。

某工程大跨度预应力空间桁架锚固端支座设计

在钢结构中施加预应力,可有效地改善结构内力分布,提高钢材利用率,提高结构刚度,降低支座处水平外推力。但由于钢结构截面小,刚度差,而预应力钢结构支座处锚固端处拉力往往很大,因此,预应力钢结构锚固端支座的设计一直是钢结构工程界的重点、难点。本文结合工程实践,系统地介绍了预应力空间钢桁架的一种新型的锚固端支座节点的设计方法、优点及特点。

预应力空间网格结构施工中的支撑可靠性研究

介绍了某展示大厅采用的预应力空间网格结构体系,对施工过程中网壳出现的"弯杆"、挠度过大等问题进行分析,提出相应的解决方案,计算了不同沉降位移情况下的弯杆数目,提出支撑沉降的具体控制数值以小于20 mm为宜。

既有预应力空间索杆系结构的安全性评价方法

为解决考虑拉索腐蚀程度的既有预应力空间索杆系结构安全评价技术难题,研究建立了基于结构自身特性和拉索腐蚀程度的安全性客观评价方法。首先,建立了空间索杆系在瞬间断索下的动力响应分析方法,并通过三索结构算例验证了该方法的合理性和可行性;其次,根据判断矩阵构建理论和断索分析结果,建立了考虑拉索腐蚀程度的索杆系中各拉索权重系数确定方法;在此基础上,建立了拉索腐蚀程度的隶属函数,构建拉索索系的安全评语集,根据权重系数和拉索腐蚀程度检测结果,建立了既有预应力空间索系安全性的模糊综合评价体系。依托于某基于空间索杆系结构,对所构建的权重确定方法、隶属度函数和模糊综合评价模型进行了初步的应用和合理性验证。

多次预应力空间钢网壳在我国攀枝花体育馆首次落成

由二战后发展起来的空间钢结构和预应力新结构和新技术,新近二者新结合开发创新成功的预应力空间钢结构,首次在我国四川省新兴钢城——攀枝花市的体育馆建成,并于1995年3月在该馆召开了群众集会,热烈欢庆毛主席批准建市30周年。 此项堪称现代工程最新成就的多次预应力钢网壳屋盖,可比平板网架少用钢1/(2～3)。

预应力空间网格结构张拉全过程的反馈控制研究

预应力张拉是确保预应力空间网格结构实现预期设计状态的关键,但施工误差的随机变异影响了张拉过程的可控性。为此,提出一种预应力空间网格结构张拉全过程的反馈控制方法。在考虑施工材料参数与几何参数误差的基础上,首先对基准结构模型进行概率有限元分析,获取误差结构响应与预张力控制方案的样本对;然后利用BP神经网络的非线性映射功能,以概率有限元分析结果为训练样本,构建结构响应与预张力控制值的关系模型;在实际的多阶段张拉过程中,基于前一阶段的实测结构响应数据,利用构建的神经网络关系模型预测下一阶段的张拉控制力。利用ANSYS软件的概率设计模块与MATLAB软件的神经网络工具箱,编制了反馈控制的实现程序,并针对预应力弦支穹顶结构的数值算例进行模拟分析。结果表明:利用建议的方法能够实现对预张力控制方案的动态调整,确保结构张拉完成时实现预期设计目标。利用一3 m跨弦支穹顶模型,通过误差可调节点对结构施加节点安装误差,基于实测结构杆件内力与节点位移,对结构模型的径向索张拉过程进行了索力反馈控制试验。结果表明:施工误差影响下,结构张拉完成时径向索力达到目标预应力值,验证了反馈控制方法的有效性。

预应力空间结构基于索力-位移观测值的预应力施工方案决策

针对预应力空间结构设计要求为目标位移的情况,研究结构实际状态与理论分析模型存在较大差异时预应力施工方案的决策分析方法。以索力、位移递推公式为基础,建立了仿真预应力施工过程的递推系统,该系统包含四类参数:结构初始状态、张拉力方案、索力与位移影响矩阵、张拉完成后的结构状态。利用施工过程中的索力-位移观测数据可计算出系统状态参数影响矩阵,然后基于递推系统的并行计算,提出了基于索力-位移观测值的预应力施工方案决策方法。利用矩阵分析软件MATLAB,编制了递推系统及决策方法的实现程序,并结合有限元分析软件ANSYS对工程算例进行了模拟分析。结果表明:利用本文方法可求得下一次循环补拉完成时达到设计要求位移状态的张拉控制力方案,从而保证预应力施工达到设计要求。

一种新的预应力空间结构体系-弦支骨架结构

提出了一种新的预应力空间结构体系—弦支骨架结构,是由辐射状布置的骨架结构与一道或数道环向布置的弦支体系组成。利用弦支体系调整骨架部分的内力分布,大大降低主梁最大弯矩的峰值,减小主梁的挠度;同时,弦支体系部分对底环梁产生压力,与骨架部分对底环梁产生的拉力可以部分相抵消,大大降低了结构体系对下部结构的要求。采用参数分析法进行了应力优化。通过对弦支骨架结构的受力特性包括抗震特性及整体稳定性能的研究,验证了弦支骨架结构的可实现性。最后,提出了对弦支骨架结构进一步研究的方向。

弹性约束空间索张拉预应力钢桁架整体可靠性分析

在基于随机摄动理论建立索张拉预应力空间钢桁架随机内力统计特性分析模型的基础上,进一步利用映射变换法建立了空间预应力钢桁架任意单元失效模式的可靠度指标与验算点的迭代模型,并基于点估计法得到了整体结构失效概率的计算公式.整体结构的基本随机参数包括折线索单元和桁架单元的截面面积(或综合刚度)、张拉钢索的预拉力、外荷载及边界弹性约束刚度等.利用本文计算模型对工程中常见的倒三角预应力立体钢桁架进行了分析,对影响整体可靠性指标的有关参数进行了讨论,为索张拉预应力立体钢桁架整体可靠性设计提供了一定的参考依据.分析表明,随机变量分布特性对空间预应力钢桁架整体可靠性指标影响较大,且影响程度又随材料强度的标准差有一定的变化.

钢筋混凝土楼板-预应力空间桁架组合体系的静动力非线性分析

为了加固在机器动力作用下受损的某工业厂房钢筋混凝土楼板,减小其振动响应,提出了由原有钢筋混凝土楼板及后加预应力钢丝绳受拉弦杆、钢管受压腹杆构成组合体系的加固手段。加固前后对该结构进行的动力测试结果表明,加固是成功的,楼板振动的峰值响应明显减小,达到了正常使用的要求。在此基础上,采用通用有限元分析软件,对该组合体系进行了静、动力非线性分析。分析结果表明组合体系中受压楼板不同位置基本上能发生同步振动;相对于原楼板结构,组合体系的位移幅值有较大幅度的减小。动力测试和非线性动力分析结果均表明,采用该组合体系对筋混凝土楼板进行减振加固是有效的、可行的。

基于实测索力的预应力空间结构模型修正方法研究

预应力空间结构在国内外大跨结构工程特别是大型体育场馆中应用日益广泛,针对其使用阶段的结构检测与评估逐渐成为一个重要的课题.相比传统结构,预应力空间结构通过拉索施加预应力来保证结构受力状态、提供结构整体刚度,拉索实测索力是反映结构真实受力状态的最重要参数.由于有些预应力空间结构拉索之间存在明显的相互影响效应,已有的模型修正方法求解效率不高,本文提出一种基于索力敏感度分析的有限元模型修正方法.利用有限元软件计算得到索力敏感度矩阵信息,将其代入结构零状态和初始态循环迭代的过程,最终得到能够准确反映结构实际受力状态的数值模型.以某实际体育场工程为例,进行了索力实测、模型修正、受力分析的结构状态评估全过程.在索力修正的过程中通过与其他方法的对比研究,表明本方法具有较高的准确性和效率,为以后类似结构的检测与评估提供了参考.