Experimental research on mechanical properties of prestressed truss concrete composite beam encased with circular steel tube

Tests of 4 simply supported unbonded prestressed truss concrete composite beams encased with circular steel tube were carried out. It is found that the ratio of the stress increment of the unbonded tendon to that of the tensile steel tube is 0.252 during the using stage,and the average crack space of beams depends on the ratio of the sum of the bottom chord steel tube's outside diameter and the secondary bottom chord steel tube's section area to the effective tensile concrete area. The coefficient of uneven crack distribution is 1.68 and the formula for the calculation of crack width is established. Test results indicate that the ultimate stress increment of unbonded tendon in the beams decreases in linearity with the increase of the composite reinforcement index β0. The pure bending region of beams accords with the plane section assumption from loading to failure. The calculation formula of ultimate stress increment of the unbonded tendon and the method to calculate the bearing capacity of normal section of beams have been presented. Besides,the method to calculate the stiffness of this sort of beams is brought forward as well.

四塔支承超大直径圆环复杂结构设计

上海临港新片区新建一幢地标建筑,该建筑为四幢46.8 m高的塔楼支承一个直径150 m、高度8.6 m的超大直径圆环,结构复杂。结构主要特点是超大直径圆环内侧采用倒三角形空间桁架、楼面梁采用变截面悬挑钢梁,四幢塔楼采用钢框架-屈曲约束支撑-屈曲约束钢板墙结构体系,超大直径圆环和四幢支承塔楼之间采用一个对角铰接、另一个对角滑动支座加黏滞阻尼器的连接方式。由于建筑师的要求,超大直径圆环横截面为外侧开口的C形截面,如何克服圆环外侧开口带来的扭转作用是设计难点。主要进行了支承塔楼的结构设计和计算分析,超大直径圆环的结构选型和抗扭性能研究,圆环和支承塔楼连接设计,支承塔楼和圆环组成的整体结构计算分析,整体结构大震下弹塑性时程分析。设计和研究成果可为圆环结构、多个塔楼共同支承一个上部结构等类似工程设计提供借鉴。

直径210m超大圆环支撑基坑设计分析

本文介绍了一210 m超大直径圆环支撑基坑工程的设计分析。针对该项目的特点在设计阶段提出几个关键问题,且针对问题提出了解决方法。同时,运用三维数值分析方法对本项目建模计算,并将计算结果与实测结果作了对比分析。最后,针对本工程,总结了一些工程体会。

周边式桁架可展开天线的形面调整

本文针对周边式桁架可展开天线进行了基于优化方法的网面调整。以纵向调节索调节力的大小为设计变量,网状反射面的均方根误差为目标函数,应力和频率为约束条件,建立了形面调整的优化数学模型,并用遗传算法对网面调整进行了优化、仿真。数值结果表明:基于优化方法的网面调整是可行的,对工程应用具有一定的指导意义。

周边桁架可展开天线展开过程仿真方法

提出了一种基于虚拟样机技术的可展天线展开过程分析仿真方法。利用参数化建模技术建立各零部件的参数化模型;利用有限元分析软件通过模态分析来完成各个零部件的柔性体模型;利用系统动力学分析平台ADAMS将各零部件的模型组装成系统模型;然后将自制的摩擦学行为仿真程序或其他学科行为仿真程序嵌入系统模型中,实现可展天线的虚拟样机建模和展开过程的性能分析与仿真。给出的开发步骤和实例验证了该方法的可行性。

考虑摩擦的周边桁架式可展天线展开动力学分析

结合一种周边桁架式可展天线的模型制作,介绍了该类天线的总体布局、展开收纳机理和设计要点; 然后提出了切实有效的数学算法,有效地构造了约束方程及其Jacobi矩阵,实时地模拟了结构收纳过程的约束条件,采用广义逆矩阵的方法分析了周边可展桁架运动过程;研究了摩擦这一非线性因素在其展开过程中的作用机理,建立其展开动力学模型,实现了考虑摩擦的周边桁架式可展天线结构展开动力学分析．编制了仿真程序进行算例分析,验证了分析方法的有效性．

周边式桁架可展开天线基于地面的网面调整

借鉴M.C.Natori思想对周边式桁架可展开天线提出了基于地面的网面优化调整方法,建立了以纵向拉索调整力为设计变量,天线反射面的表面均方根误差为目标函数,频率和应力为约束的优化数学模型,并用遗传算法进行了求解。数值结果表明,采用该方法在地面上对周边式桁架可展天线进行网面调整,能有效地消除地面重力的影响,较为准确地预测天线由于环境变化(由地面环境到太空环境)而引起的变形,使得最终调整获得的天线表面精度能够满足太空无重力环境下的精度要求,这种新方法对工程中天线的设计和网面调整具有指导作用。

国家速滑馆大跨度马鞍形环桁架滑移关键施工技术

国家速滑馆是北京2022年冬奥会的标志性场馆,其屋盖结构采用大跨度马鞍形空间环桁架+单层双向正交索网结构体系。介绍从滑移体系设计、滑移轨道布置、滑移系统布置和滑移工艺等关键施工技术,可对类似工程施工提供参考。

大型深基坑施工方案的设计优化

大型深基坑围护结构的设计应将结构选型，杆件设计与控土方案综合考虑，以求得到最优的设计效果。圆形桁架支撑结构具有安全、经济和宽畅的施工空间等特点。本文叙述爱俪园大厦两道圆形桁架支撑结构（基坑挖深达１４．４５ｍ）的施工实践。

空间圆管桁架混凝土组合梁受力性能试验研究

空间圆管桁架混凝土组合结构是一种新型组合结构,为了解其受力特点、破坏机理、变形能力、管桁架杆件的内力分布规律及界面相对滑移等,设计制作了2根弦杆未填充混凝土的不同混凝土翼板厚度的空间圆管桁架混凝土组合梁模型试件,采用三分点对称加载,对其进行受力性能试验研究。研究表明,在对称荷载作用下,组合梁的破坏形式为弯曲破坏,同时伴随有受拉腹杆节点焊缝的强度破坏;空间圆管桁架组合梁具有良好的承载能力和变形能力,相同荷载下,混凝土板厚的组合梁的承载能力高于板薄的组合梁;组合梁破坏时,其跨中挠度约为跨径的1/200;不考虑界面相对滑移的情况下,截面应变满足平截面假定;加载前期,支点截面界面相对滑移量大于L/8截面,而加载后期,L/8截面界面相对滑移量大于支点截面;腹杆为非轴心受拉或受压杆件,且跨中位置腹杆的轴力较小,梁端位置腹杆的轴力较大。

双环可展桁架结构模型柔性张力索网设计与分析

由于采用双环可展桁架结构可以有效改善结构刚度,实现更大的天线口径,故在已有双环可展桁架结构基础上,基于柔性张力索网成型原理设计可展天线反射面柔性张力索网,利用有限元数值分析方法对两种索网进行找形分析。制作2m口径双环可展桁架结构模型。在双环可展桁架结构模型上安装柔性张力索网,通过对拉索施加预应力将索网张拉成型。运用非接触测量系统对成形后索网节点坐标进行测量,将测量所得结果与数值分析所得结果进行比较分析,考察了柔性张力索网的型面精度。结果表明该张力索网可实现张紧成型,索网节点坐标测试值与设计值较为吻合,可为此类可展天线的设计提供参考。

预应力钢管混凝土组合桁架优化分析与方案研究

以大跨度输煤栈桥上部通廊为研究对象,提出等效挠度比作为目标函数,采用改进满应力法,以腹杆形式和撑杆布置方式作为优化变量,综合考虑结构布置方案对挠跨比和用钢量的影响,对70m和80m跨度预应力钢管混凝土组合桁架栈桥进行优化分析和方案比较。结果表明,大跨度预应力钢管混凝土组合桁架采用人字式腹杆的经济性效益最好,采用多撑点廓外布索的跨中挠度和等效挠度比较小,经济性明显提高。本文提出采用等效挠度比作为目标函数的优化方法计算简单、操作方便,可适用于其他预应力钢结构优化分析与方案比较。

圆管桁架受压腹杆平面内计算长度有限元分析

利用有限元分析方法研究了平面圆管桁架受压腹杆平面内计算长度的主要影响参数以及计算长度随各参数的变化规律。研究结果表明:影响圆管桁架受压腹杆平面内计算长度的主要因素为受压腹杆与弦杆的直径比、壁厚比以及弦杆直径与壁厚的比值,并且随着上述各参数的增大,受压腹杆平面内计算长度系数均呈增大的趋势。最后,根据几十种不同影响参数的有限元计算结果,提出了可供工程应用的圆管桁架受压腹杆平面内计算长度系数的建议值。

环形桁架结构径向振动的等效圆环模型

在大型环形网架式可展天线中,环形桁架结构的动力学性能对于整个天线的工作状态至关重要.针对大型空间桁架结构,基于连续体等效的思想,将其动力学模型简化为简单的弹性连续体模型一直是动力学研究的热点.将环形桁架结构看作由重复的平面桁架单元构成的环形周期结构,在周期桁架单元等效梁模型的基础上,提出采用不计剪切变形和转动惯量的等效圆环模型分析环形桁架结构的径向振动,并对等效圆环模型的偏微分运动方程进行了解析求解.首先通过变量代换将描述圆环径向振动的四阶偏微分方程组降阶为一阶偏微分方程组,然后通过对降阶后的偏微分方程组进行Laplace变换将其转化为常微分方程组,并采用微分方程组的Green函数解法,获得了等效圆环模型在复频域下动力响应的解析表达式,进而得到等效圆环模型固有振动的特征方程及传递函数的表达式.最后通过数值算例对环形桁架有限元模型与等效圆环模型的固有频率和振型以及传递函数进行了对比分析,验证了等效圆环模型用于环形桁架结构径向振动分析的可行性.

高温对管桁架节点承载力的影响

用大型有限元分析程序ANSYS对不同温度下圆管桁架T形节点的极限承载力进行了分析。分析计算时,充分考虑了高温引起材料性能衰退的材料非线性以及大变形效应的几何非线性,其中,钢材力学和物理性能参数随温度的降低系数按照在结构抗火方面应用广泛的欧洲规范(EUROCODE 3)采用。首先,进行了节点模型在常温下的极限承载力计算,并将计算结果与我国现行规范方法的计算结果进行比较,验证了所采用ANSYS计算方法的正确性,在此基础上进行高温计算。通过分析,得出不同温度下节点的极限承载力和最大位移,并定量给出节点极限承载力随温度的升高而降低的趋势和变化规律,总结了高温下节点温度及相应极限承载力近似线性的相关关系。

钢管桁架抗火试验及有限元分析

进行了2个足尺钢管桁架的抗火试验,建立了桁架的有限元模型,经比较,有限元与试验结果吻合良好。火灾试验和有限元分析结果表明:火灾作用下平面圆钢管桁架的破坏主要是由于腹杆管壁局部屈服引起的;并且随着荷载比的增加,平面圆钢管桁架的耐火极限温度逐渐降低。

国家速滑馆环桁架滑移测量测控技术

根据国家速滑馆工程施工情况,从测量测控要点、测量测控实施方案和实测结果等方面介绍了屋盖环桁架滑移施工的测量测控技术,可对类似工程提供参考。

某空中平台空间管桁架结构设计及优化

空间管桁架结构具有整体性能好、抗弯扭、刚度大、内部空间大、节省材料等特点,因而广泛应用在大跨度的结构中。文中结合这些特点,论述了某空中平台空间管桁架的结构设计,利用有限元分析和试验测试相结合的方法,通过结构优化,实现桁架轻量化、刚强度好的设计目标。

宝安体育馆钢屋盖结构设计

宝安体育馆钢屋盖平面尺寸 140m× 140m ,支座内径 10 1 4m ,最大外悬挑 48 2 95m ,用钢量 6 8kg/m2 。屋盖中央节点构造设计为国内首次采用。非破坏试验的试验荷载为设计值的 1 5倍时 ,节点安全可靠。体育馆现已建成。介绍该体育馆钢屋盖的结构设计 ,供设计人员参考。

预应力钢管混凝土组合桁架抗震性能的理论分析

为找出适合于大跨度输煤栈桥的结构形式;在考虑预应力钢管混凝土组合桁架优化设计及约束条件影响的基础上,建立了R-R型、C-C型和R-C型桁架模型,分析结构自振特性的特点,采用时程分析方法对地震作用进行研究。结果表明:部分弦杆填充混凝土R-C型预应力钢管混凝土组合桁架结构在抗震性能方面表现最为出色,更适合用于大跨度预应力栈桥结构。得出的结论,对工程结构尤其是大跨度空间结构的设计与分析具有一定参考价值。