节点板高强螺栓预紧力松弛试验研究

为了控制节点板高强螺栓施拧过程中的预紧力松弛,制定合理的节点板高强螺栓施拧顺序和接合面间隙控制要求,通过钢桁架节点足尺模型试验,监测高强螺栓施拧后预紧力变化规律,分析施拧顺序和接合面间隙对高强螺栓预紧力的影响。试验结果表明:高强螺栓施拧后4 h内预紧力松弛明显,施工检测宜在施拧4 h后进行;采用由内向外交叉竖向施拧可以降低高强螺栓预紧力损失,为较为合理的施拧顺序;接合面间隙大于1. 0 mm时,高强螺栓预紧力损失明显增加,应采用适当处理方法减小接合面间隙,降低高强螺栓预紧力松弛水平。     

钢结构端板连接高强度螺栓几种施拧顺序的对比研究

针对钢结构端板连接中高强度螺栓的施拧顺序对螺栓预紧力的影响,对8个试件有针对性地采用3类不同的施拧顺序对高强度螺栓进行施拧,以进行对比研究。根据试验结果及分析,对钢结构端板连接中高强度螺栓施拧顺序提出了建议。     

徐州市奥体体育场索夹受力试验研究

为验证徐州奥体中心体育场预应力拉索铸钢节点的抗滑移能力,考虑到力学关系的复杂性,采用足尺寸模型试验分析.设计中,将索夹节点的不平衡力简化为索节点两端切线方向拉力差值,并对径索及环、径索节点抗滑移力进行了预估.将试验测得的抗摩擦系数和抗滑移力与预估值进行对比,分析铸钢节点对拉索的约束程度.     

一次张拉V形腹杆内凹式索拱结构稳定承载力参数分析

稳定承载力是索拱结构分析和设计的主要内容之一。为了得到一次张拉V形腹杆内凹式索拱结构各主要参数对其稳定承载力的影响规律,利用ANSYS建立了索拱结构的有限元模型,采用考虑初始几何缺陷和双重非线性的全过程分析方法对其进行了静力稳定性参数分析。得到了支座水平刚度、腹杆数量、矢跨比、拱截面、索截面、腹杆截面和拉索初始预应力对该索拱结构静力稳定承载力的影响规律,可为该种类型索拱结构的工程设计提供参考。     

张弦桁架索夹节点受力性能及其优化设计方法研究

在张弦桁架结构中,索夹节点是保证拉索与主体钢结构之间协同工作的关键部分。以内蒙某工程为背景,对解决模拟索体柔性特征的方法进行了研究,并对索夹节点进行了ABAQUS有限元分析,提出了静力状态下传统索夹节点受力性能方面的不足,并对其受力性能优化设计方法进行了研究,分别针对索夹边缘倒角以及索夹与索体间的铝垫层对于索夹节点受力性能的影响进行了参数化分析。分析结果表明,使用几何构造优化与铝垫层优化两种优化措施对于索夹节点受力性能优化效果明显。倒角的尺寸在1/4~2/5拉索直径范围内时优化效果较好,拉索表面最大等效应力降低8%~11%;铝垫层厚度在1. 0~2. 5mm范围内时优化效果较好,拉索表面最大等效应力降低17%~19%;两种措施同时使用优化效果更佳,优化效果优于分别单独使用任何一种优化措施。     

交叉布索新型索-拱结构的静力性能及参数分析

结合弦撑式索-拱结构的撑杆布置特点以及张弦式索-拱结构的布索特点,提出了一种交叉布索索-拱结构。为了研究拉索节点位置、矢跨比、预拉力对新型索-拱结构的静力性能影响,建立了跨度60 m的交叉布索索-拱结构,采用ANSYS分析结构的静力性能,得出了一些实际性的结论。拉索节点位置越靠近拱体中点越可以极大地提高结构的竖向刚度,在均匀荷载作用下,拉索节点位置半跨1/6处结构的最大竖向位移比5/6处降低了40%;矢跨比的增加会提高结构拱脚处的稳定性,在不均匀荷载作用下,矢跨比0.15结构的水平支座反力比0.4降低1/3以下;预拉力的增加会降低下部索松弛的风险,但是增加拱体承担荷载的压力建议预拉力取值200 kN左右。     

新广州站索拱结构屋盖体系连续倒塌分析

以新广州站索拱结构屋盖体系为对象,对大跨度空间结构的连续倒塌分析方法进行了研究。利用基于概念判断的敏感性分析方法分析了单榀索拱结构的重要构件。对整体结构的重要构件及其几何位置分布、整体结构中空间作用的分布情况进行了讨论。采用变换荷载路径法（AP法）对该屋盖结构的抗连续倒塌性能进行了评估,并对比了AP法中线性动力计算和静力计算的结果。分析结果表明：静力计算结果偏于保守,而对于含有预应力拉索的结构体系,应考虑构件意外失效前整体结构的初始状态。新广州站屋盖结构体系具有较好的抗连续倒塌性能,该工程采用的新型空间索拱结构及巨型桁架是提高该结构体系抗连续倒塌能力的有效措施。索拱中采用的双索设置增加了正常使用情况下换索的可行性。图8表3参15     

悬索桥镀锌铝钢丝主缆索夹抗滑测试分析

考虑悬索桥结构索夹与主缆之间抗滑摩擦的重要性,对镀锌铝钢丝主缆与索夹摩擦系数展开研究,以两座不同规格悬索桥镀锌铝钢丝主缆与索夹的抗滑试验为例,对索夹处空隙率、索夹抗滑安全性、索夹螺栓紧固力损失进行分析。结果表明:悬索桥镀锌铝钢丝主缆与索夹的抗滑性能满足悬索桥设计规范要求;悬索桥镀锌铝钢丝主缆与镀锌钢丝主缆的抗滑性能在使用中可以相互参考。     

螺栓拧紧方式对节点抗拔力的影响研究

通过有限元模拟研究了不同的螺栓拧紧方式对节点极限抗拔力的影响.结果表明,单次拧紧所有螺栓时,若采用"先上后下"拧法,在拧紧下排螺栓后,上排螺栓的挤压力几乎完全丧失.比较"先上后下"拧法与"先下后上"拧法的螺栓力总和可知,"先下后上"拧法可丧失较少的螺栓力,并且采用3-4-1-2"Z形"顺序拧法,可保留最多螺栓力.     

螺栓拼接节点数值计算模型研究

采用迭代平衡的方法对高强螺栓施加标准预紧力,并考虑高强螺栓预紧力的影响、螺栓帽与盖板之间摩擦的影响、盖板与翼缘或者腹板之间摩擦的影响、螺栓杆与板件孔壁之间非线性接触承压的影响,以非线性通用有限元软件MSC Marc为平台建立了考虑接触摩擦、摩擦滑移和接触承压的高强螺栓拼接三维非线性有限元分析模型。首先模拟了高强螺栓连接的单块板件,并与试验对比验证了模型的可靠性,证实有限元模型可以较好地模拟螺栓的滑移荷载和拼接的极限荷载;然后模拟了高强螺栓梁段拼接节点,并与试验对比证实模拟结果与试验骨架线吻合良好。所提出方法可以较好地模拟拼接节点中高强螺栓的全过程受力性能,可以用于高强螺栓拼接节点的分析和计算。     

新广州站内凹式索拱结构模型静力试验研究

新广州站站房屋盖采用一种新型预应力索拱-内凹式索拱结构,为了解该种结构的张拉成形过程、典型荷载工况下结构性能和结构极限承载力及破坏位置,分张拉成形、4种荷载工况的加载及2种典型荷载工况的极限加载3个阶段,对2榀内凹式索拱的1/3缩尺模型进行了静力试验,并将试验结果与有限元结果进行对比,有限元结果和试验值吻合较好。研究结果表明：张拉成形后索力和位形基本达到目标,确立的张拉原则可行,给出了快速确定初始张拉力的计算公式;设计工况下结构处于线弹性阶段,满跨分布荷载时主拱全截面受压,以受轴压力为主,而半跨分布荷载时以受弯为主,弯曲应力在主拱应力中的比重较大;半跨分布荷载对结构整体稳定最不利,其极限承载力较满跨分布荷载降低较大,前者在主拱弯矩最大的位置破坏,而后者在轴压力最大的拱脚附近破坏;索夹的连接形式及支座的抗推刚度对结构的承载能力影响很大。图13表4参10     

新广州站中央采光带结构静力特性及整体稳定性分析

通过对新广州站中央采光带杂交结构体系进行静力特性及整体稳定承载能力的研究,分析了上弦钢杆件截面积、预应力拉杆和下弦拉索截面积及其预应力水平等参数对其整体稳定承载能力的影响,并利用一致缺陷模态法分析了各种初始缺陷模式以及缺陷大小的影响。分析结果表明：杂交体系中下部索杆体系和上部面内拉杆可以较大地提高结构的刚度;材料非线性...     

上海铁路南站新型大跨度钢屋盖结构抗震研究

对上海铁路南站主站屋新型大跨度钢屋盖结构的抗震性能进行了研究。通过有限元分析,研究了影响此类屋盖结构动力特性的不同因素。得出的结果有:预应力效应影响屋盖结构的振型频率分布;下部混凝土结构与上部屋盖的共同工作效应相当于为屋盖提供了刚度较大的弹性支座;几何非线性特性影响不显著。在时程分析基础上,研究了多维地震输入对屋盖地震响应的影响,指出内柱为屋盖结构的一个较薄弱部位;给出了拉索预应力的初始设计值;并通过时程分析,验证了该预应力设计值可以保证拉索体系在多遇和罕遇地震下均能够正常工作。     

考虑时变因素修正的混凝土斜拉桥换索前初态模型

为准确掌握混凝土斜拉桥换索施工前的索力和主梁受力状态,建立的换索施工前的初态分析模型,需要对其运营期间混凝土收缩徐变、预应力索应力松弛、恒载性超载等因素产生的影响进行评估。而混凝土弹性模量、徐变、收缩及预应力筋松弛等因素具有与时间历程和应力历史紧密关联的材料非线性特征,采用有限元增量分析是合理的选择。为此,在时间历程划分的基础上,推导了考虑材料徐变、松弛、收缩影响的弹塑性有限元求解方程,建立了时间增量步内单元计入徐变、收缩、松弛影响的数值函数表达式,给出了斜拉索损伤刚度修正的具体措施和恒载性超载影响计入的分析方法,建立的初态模型分析技术进一步改善了混凝土斜拉桥运营期的桥梁状态评估方法。     

Form finding and key parameter analysis for concave wheel-spoke shaped pretension structure system

为了解内凹形轮辐式张拉结构的受力性能,建立内凹形结构体系的初始预应力与构型的近似关系,实现结构的初始预应力快速估算,采用参数化设计软件并编制的找形分析插件,找到合理的结构形态和预应力分布。同时对结构基本体系的关键参数进行分析,得出关键参数的合理取值范围。分析结果表明,索桁架的上、下径向索在控制矢跨比的条件下可以采用悬链线、抛物线和圆弧线;根据建筑造型和受力性能分析,在实际工程中建议索桁架的上、下径向索采用抛物线;结构上径向索的矢跨比合理取值范围为1/40~1/20,下径向索的矢跨比合理取值范围为1/40~1/30;内凹形轮辐式张拉结构径向索桁架合理取值为32~44榀;结构外压环与上、下内拉环的高差比值 c₁/c₂ 合理取值范围为1.0~1.5,在该取值范围内,上、下径向索的预应力值相差在30%以内,结构内力分布比较均匀,刚度较好。     

葵花型索穹顶初始预应力分布的简捷计算法

葵花型索穹顶是美国工程师LEVY和JING在GEIGER设计的肋环型索穹顶基础上开发的一种新型穹顶,并应用于1996年亚特兰大奥运会主赛馆的屋盖结构———乔治亚穹顶。由于索穹顶结构的刚度由预应力提供,根据结构初始几何形状、构件的关联关系(拓扑)确定形成一定刚度的初始预应力是索穹顶设计首先要解决的问题。本文针对葵花型索穹顶结构提出了确定初始预应力分布的简捷计算法。该法从节点平衡关系入手,推导了不设和设有内环的葵花型索穹顶预应力杆内力一般性的计算公式。对特定参数的索穹顶结构还给出了内力计算用表。计算结果表明,随矢跨比增加,葵花型索穹顶的脊索、斜索和环索内力减小,竖杆内力增加;对应相同矢跨比,设有内环的葵花型索穹顶结构各类相应杆件内力比不设内环的内力小得多。     

大跨度索穹顶新型索撑节点模型试验及性能分析

索穹顶结构的刚度是由索系预应力实现的,预应力损失对结构的安全性具有重要影响,而环索与撑杆相连的索撑节点设计与施工是保证环索实现预应力有效传递的关键技术。以内蒙古伊旗全民健身体育中心大跨度索穹顶结构工程为背景,研发了引入滑动轴承的新型索撑节点,从本质上改变了节点的受力特性,从而减小摩擦损失。通过分析索撑节点的几何构造,对预应力摩擦损失的计算方法进行研究。采用ANSYS对环索和索撑节点进行带摩擦的非线性接触有限元分析,通过模型试验监测数据反算预应力损失,将设计计算结果与实测数据分析结果进行对比。根据研究结果对索穹顶的索撑节点提出如下建议:索撑节点的加工制作应采用精密加工,确保节点几何尺寸严格满足设计要求;在保证加工制作精度和施工质量的情况下,索撑节点预应力损失设计取值为3%~4%。     

铁路站房高架候车层气流组织及热舒适性研究

针对新广州站和深圳北站高架候车层的空调设计特点,应用CFD软件对空调设计原始方案的夏季气流组织分布情况进行了模拟分析,并提出了改进建议,分析了改进方案的温度场、速度场及热舒适度分布情况。     

大跨度索穹顶结构抗火性能分析

根据内蒙古伊旗全民健身体育中心工程设计的需要,对大跨度索穹顶结构进行抗火性能分析。以温度-结构耦合为基本方法,基于大空间空气升温模型,考虑高温下材料的非线性,分析了结构在不同火灾工况下的响应,得到火灾下索穹顶结构变形、节点位移、杆件预应力损失的基本规律。研究表明：肋环型索穹顶结构侧向刚度较弱,对偏心火灾敏感,火灾下的挠度超限和侧向变形是导致结构失效和非结构构件提前破坏的主要原因;脊索尤其内脊索是火灾下预应力损失较为严重的杆件,中撑杆侧向位移控制是肋环形索穹顶结构抗火设计的重点。针对肋环形索穹顶结构侧向刚度较弱的缺点,在中撑杆上节点部位加设一道环向杆件进行结构体系的改进,可使结构的抗火性能得到较大改善。