体内张拉成形空间网格结构垂跨比和矢跨比影响分析及试验研究

为进一步明确体内张拉成形空间网格结构受力性能,以垂跨比和矢跨比为外形设计参数,根据结构张拉成形后的矢跨比和垂跨比组合的不同,建立12个体内张拉成形空间网格结构计算模型;选用ANSYS有限元程序,通过理论分析详细的研究垂跨比和矢跨比对结构轴力、弯矩和应力的影响特点;设计制作了2个跨度为4.8m的体内张拉成形空间网格结构模型,进行张拉成形和静载试验,进一步研究其影响特点,对理论分析结果进行验证。结果表明:体内张拉成形空间网格结构的垂跨比及矢跨比是影响结构成形及受荷性能的重要参数,结构成形阶段以弯曲应变为主,受荷阶段以轴向压应变的增加为主,合理的矢跨比和垂跨比组合可以明显改善结构受力性能。     

体内张拉成形空间网格结构试验模型成形过程分析

体内张拉成形空间网格结构是通过几何大变形成形的预应力钢结构,施工时张拉下弦索使上弦梁拱起成形,结构成形后下弦完全水平。针对一个典型的体内张拉成形空间网格结构试验模型,分次分批施加预应力使结构成形,详细研究成形过程中结构上弦单元的变形及受力特点,分析不同批次张拉单元之间的相互影响,探索体内张拉成形空间网格结构的成形机理。研究结果表明,上弦是结构的主要受力构件,成形过程中结构不同位置上弦弯矩和轴力的变化规律不同。     

张拉成形网格结构成形过程径向位移分析

张拉成形网格结构由上弦、下弦、腹杆和环向杆件组成,为进一步明确该结构成形过程径向位移特点,提出了两种张拉方案:整体分次和分批分次,并由张拉方式对结构节点径向位移的影响出发,选用ANSYS有限元程序,通过理论分析从结构绝对位移和相对位移两个角度对结构径向位移特点作了较为详尽的分析.结果表明:从径向位移的影响出发,分批分次张拉成形方案切实可行;而且张拉分批数较小、分次数与环杆圈数相匹配时对结构成形较为有利.     

体内张拉成形空间网格结构受荷过程腹杆影响分析

体内张拉成形空间网格结构是由上弦、下弦(下弦管内穿索)、腹杆和侧向连接构件组成的一种新型空间结构形式,是通过对下弦管内索施加预应力张拉成形,进而改善结构受力性能的自平衡体系;上弦是该结构成形及工作阶段最主要的受力构件,也是结构能否成形的关键。对一个100m跨的体内张拉成形空间网格结构,分析了腹杆截面、腹杆数目和刚臂腹杆节间数(刚臂长度)等腹杆参数对结构工作阶段性能的影响,指出刚臂腹杆节间数是影响结构使用的重要因素,并得出了各参数对结构影响的特点。     

体内张拉成形空间网格结构自振特性研究

体内张拉成形空间网格结构是由上弦梁、下弦（下弦管内穿索）、腹杆以及环杆等构件组成的一种新型空间结构形式,是通过对下弦管内索施加预应力张拉成形,进而改善结构受力性能的自平衡体系。文章利用ANSYS软件中的子空间迭代法,分析了体内张拉成形空间网格结构的自振特性,并针对不同的参数如矢跨比、立柱高度、预应力大小、腹杆数量以及环杆数量进行了参数分析,得出了各参数对结构的自振特性的影响。     

体内张拉成形空间网格结构径向迭代找形算法

针对体内张拉成形空间网格结构工程应用需要,在几何位移迭代法的基础上提出了一种仅对跨度方向,即径向坐标迭代计算的简易结构找形方法—径向迭代找形算法,并通过一个80 m跨的体内张拉成形空间网格结构实例,对其找形过程特点做了细致的对比分析,结果表明该法找形速度快、迭代计算简单,经过6次迭代,坐标误差的最大绝对值仅为ΔR=7.03E-04 m、Δθ=6.7E-0o、ΔZ=0.04 m,通常情况下完全可以满足实际施工要求,而且可以确保结构成形分析和受荷分析的连续性和完整性,非常适合于体内张拉成形空间网     

基于弯矩变化的体内张拉成形网格结构成形过程研究

为明确体内张拉成形网格结构张拉方式对结构成形过程受力的影响特点,提出两种张拉方案:整体分次和分批分次。采用ANSYS有限元程序,由张拉方式对结构上弦弯矩的影响出发,通过理论分析,从结构弯矩值分布和两种张拉方式下的弯矩对比值分布两个角度,对结构弯矩特点作了较为详尽的分析。结果表明:从对结构弯矩的影响特点出发,分批分次张拉成形方案切实可行,成形过程中,结构的上弦弯矩主要集中于跨中部分,且分布较为均匀,另外,跨中部分的结构选型应予以重视。     

基于竖向位移的张拉成形网格结构成形过程研究

针对实际工程需要,为进一步明确张拉成形网格结构成形过程中结构位移特点,采用整体分次和分批分次两种张拉方案,并由不同张拉方式对结构节点竖向位移的影响出发,通过参数化设计语言APDL进行编程,从结构竖向位移值和竖向位移对比值两个角度对结构竖向位移特点作了较为详尽的分析。结果表明:从张拉方式对竖向位移的影响出发,分批分次张拉成形方案切实可行,结构的竖向位移主要集中于跨中部分,成形全过程研究尤为必要,另外跨中部分的结构选型应予以重视。     

几何位移法在体内张拉成形网格结构形态分析中的简易算法（1）

针对体内张拉成形网格结构实际发展需要,明确了结构的三种受力状态——零状态、初始态和荷载态。在几何位移选代法形态分析方法的基础上,从工程应用的角度提出了一种实用的形态简易算法,并就一个80m跨的体内张拉成形网格结构实例,mAPDI。参数化设计语言编程,对该简易算法的特点做了细致的分析,结果表明,几何位移迭代法简易算法找形速度快、迭代计算简单,     

大连体育馆弦支穹顶结构张拉成形及静载试验研究

大连体育馆屋盖采用了弦支穹顶结构,为探索不同张拉方案的优劣及可行性,校核结构数值分析时数值模型和计算结果的准确性,研究结构在施工、设计荷载下的受力特性,对大连体育馆缩尺模型结构进行张拉成形和静力加载试验,结合有限元软件ANSYS对试验进行全过程模拟。结果表明:撑杆的内力和节点位移的试验值与理论值吻合较好,以撑杆内力为张拉控制目标,达到了张拉要求;撑杆顶升成形方法在试验中需进行反复调试,可控性较差,且需要对索进行精确下料,难度高;斜索张拉法可控张拉点较多,且斜索索力相对较小,索力可控性好,成形精度更高,故在施工中建议采用斜索张拉方案;在静力加载试验中,弦支穹顶上部网壳节点的位移、撑杆轴力和杆件应变与荷载基本满足线性关系,表明结构整体竖向刚度在设计荷载范围内未出现弱化,网壳杆件整体应力水平在设计范围内,结构满足设计要求。     

预制装配式混凝土电缆沟力学性能数值模拟分析

为研究预制装配化电缆沟在车辆荷载作用下的受力情况,针对一种预制装配式电缆沟构造形式,采用精细化有限元数值仿真对其进行了模拟分析,探究了该电缆沟在不同汽车轮压荷载、不同覆土厚度条件下的结构应力分布和位移变化规律。结果表明:在设计荷载作用下,预制装配式电缆沟的受力和变形能够满足要求,车辆轮压的作用位置和覆土厚度对结构顶板底面的竖向位移、拉应力影响显著;管壁是结构主压应力的控制构件,顶板是拉应力的控制构件;在仅受覆土荷载作用时,覆土厚度为2 m时,电缆沟顶板竖向位移、下缘拉应力值分别是覆土厚度为0.5 m时对应值的4.2倍和4.0倍;在轮压作用下,顶板混凝土底部拉应力随覆土厚度的增大呈现出先减小后增大的变化规律。     

新型组合桁架式吊车梁试验研究

为了解组合桁架式钢吊车梁的受力性能,对9 m跨度的组合桁架式钢吊车梁进行了3次静力试验研究,直观了解了吊车梁的受力性能和破坏机制,并验证了理论分析的正确性。研究表明,组合桁架式钢吊车梁受力最大杆件是下弦受拉杆,竖向腹杆与上弦热轧工字钢焊接节点的刚度和下弦节点的侧向支撑对整个桁架式吊车梁的受力性能影响较大,在设计中要予以充分考虑。     

空间足尺组合式连接节点受力性能研究

以某大型特高压用钢管格构式变电构架工程为背景,对空间足尺组合式连接节点进行空间静力加载试验和有限元分析,着重研究节点的应力应变及位移发展特征、破坏模式和极限承载性能。试验结果表明:设计荷载下,除主管与节点板连接处的端部由于应力集中而出现轻微局部屈服外,节点其他部位仍处于弹性阶段|加载至设计荷载的近190%时,主管受力较大端出现受压“鼓曲”,主管与节点板1（JDB1）的连接处严重“凹陷”,随即支管⑦的插板与JDB1连接处发生受压“失稳”,节点破坏。有限元模型的分析结果,在节点应变发展、荷载-位移曲线、破坏模式、极限承载力等方面均与试验结果吻合较好。该类型节点的构造基本合理,满足设计荷载要求。建立节点承载力的理论分析模型及计算公式,理论计算结果与试验结果、有限元分析结果吻合较好。     

腹杆角度对平行弦木桁架受力性能的影响

为研究腹杆角度对平行弦木桁架承载性能的影响,对跨度为2000 mm、杆件截面尺寸200 mm×89 mm的平行弦木桁架进行了Smsolve结构力学求解器理论模型分析与有限元模拟.在此基础上,对平行弦木桁架进行了静力加载试验,分析了平行弦木桁架在不同腹杆角度下的极限荷载、受力分布规律和主要破坏形式,验证了平行弦木桁架模型...     

Experimental behaviors of steel staggered-truss system exposed to fire under lateral force

This paper presents an experimental investigation on structural behaviors of a six-storey steel staggered-truss system model with a scale of 1/10 under lateral force and fire exposure. Pan fire with the fuel of methanol was used to simulate a natural fire. The vertical and lateral loads were applied to tested model using counterweights. Temperatures, deformations and strains of the structure were measured. And probable failure mode of the system was obtained. The results indicate that it is hard to predict the failure of components in fire purely according to the load design of the structure at ambient temperature, due to the complicated redistribution of the internal force and the non-uniform temperature distribution. The mid-span of the top chord and the vertical web members at the center panel at the fire storey presented an obvious deformation during the test, while the components in the truss show a good compatibility. The impact of high temperature on lateral stiffness of the structure mainly concentrated on the storey exposed to fire, but rarely on the adjacent truss and the storey not exposed to fire.     

钢桁架结构静载试验与理论分析

为检测某新建剧院钢桁架结构的承载能力并验证其投入运营后的安全性,对主舞台葡萄架及上方承受荷载较大处的钢桁架下弦檩条及吊杆进行了现场静力荷载试验及理论分析。通过静载试验得到了主要构件截面在各级静力荷载作用下的挠度、应力、应变等数值的变化,并进行了强度和稳定性的验算及最大挠度和最大应力应变的分析。将测试结果、结构的理论计算值与有关规范规定值进行了比较,验证了结构的可靠性。     

复杂空间桁架节点抗震性能试验研究及有限元分析

桁架转换层被广泛应用于高层建筑中,以实现结构形式的垂直转换,多榀桁架交界处的节点,其受力性能对整个桁架的安全性影响较大。结合工程实例,对上海市长宁来福士广场东部裙房桁架转换层中的两处复杂节点进行1∶4缩尺模型试验和有限元分析,研究了节点的承载力、应变发展、受力性能和破坏模式。试验结果和有限元分析表明：节点具有较高的承载力和良好的耗能能力,满足设计要求;节点腹杆板件端部的尺寸放大,改善了腹杆的轴向传力,降低了应力集中。节点的薄弱部位位于型钢混凝土柱与弦杆翼缘的交界处,节点发生破坏时,弦杆和腹杆基本没有进入屈服状态。     

不同间距双荷载作用下土质边坡稳定性研究

文中利用ABAQUS有限元软件建立某土质边坡的二维模型,通过改变坡顶两个条形基础上部附加荷载之间的距离,研究不同间距双重荷载作用下边坡的变形破坏特征,并从竖向位移场、竖向应力场、等效塑性应变以及安全系数大小等角度对数值模拟结果进行分析。研究结果表明,边坡在双重荷载作用下,竖向位移的最大值集中于荷载作用的下方坡体,且随着间距的增加而减小,但减小幅度逐渐降低;竖向应力在荷载作用处出现较大值区,坡体内一定范围发生应力重分布现象;边坡的安全系数随着荷载间距的增大而得到提高,但间距存在一个临界值,即2倍的荷载作用宽度。以上结果对相关工程的建设具有一定的参考价值。     

大跨径自锚式悬索桥吊索索力相邻影响分析

针对大跨径自锚式悬索桥吊索索力的相邻影响问题,采用模型试验与理论分析相结合的方法,研究吊索索力“相邻影响原理”所适用的结构状态, 说明部分吊索未出现相邻吊索张拉使其索力骤减的原因,分析结构体系转换对相邻吊索及其他吊索索力的影响规律,揭示吊索张拉对相邻吊索索力的削减程 度与吊索成桥索力来源之间的相互关系。结果表明：吊索索力“相邻影响原理”仅适用于结构体系转换完成后的结构状态;自锚式悬索桥采用对称张拉或单 侧张拉两种不同方案时,张拉对相邻吊索索力的削减机理及削减程度不同;在施工中,吊索张拉对其他吊索索力的影响范围与吊索初张力、主缆重力刚度等 因素相关,吊索张拉对非相邻吊索索力的影响程度均基本相同;相邻吊索索力、其他吊索索力受结构体系转换进程的影响,会出现不同的变化规律;前期张 拉的大部分吊索的成桥索力主要来源于除相邻吊索外其他吊索张拉产生的累计增长效应;后期张拉的小部分吊索的成桥索力主要来源于因吊索张拉获得的索 力。     

矩形钢管桁架节点局部传力模拟的试验研究和有限元分析

介绍了矩形钢管桁架节点局部传力模拟的试验。试验结果表明,当次桁架杆件达到名义屈服时,主桁架上弦杆腹板内厚度的Z向应力不超过屈服点。通过有限元分析表明,数值方法的分析结果与试验结果基本吻合,并比较了在主桁架上弦杆中布置与不布置加劲肋对杆中受拉腹板内厚度的Z向应力的影响。最终可以认为把次桁架矩形钢管依据翼缘和腹板的厚度,分成两种拉板对主桁架上弦杆施加拉力的试验方法,可以模拟矩形钢管桁架节点在最不利荷载作用下的局部传力。