复位平衡法在索网结构找力分析中的应用

对索网结构找力分析中的一种方法——复位平衡法进行了研究,分析了该方法的基本思想和算法,算例结果表明：对大型索网结构通过复位平衡法的找力分析可以得到满足给定形状的预应力分布。     

逆迭代法在柔性索网结构找力中的应用

索网中的预应力分布需要通过形态分析来实现,文章针对找力分析方法-逆迭代法在索网找力中的应用进行研究,通过分析该方法的基本理论和数值算法,基于有限元数值计算软件ANSYS建立逆迭代法的计算流程,以实现逆迭代法的迭代过程,并通过算例进行了验证。算例结果表明:逆迭代法应用于大型索网结构的找力分析是可行的。     

索桁架结构体系找形分析的节点位移法

平面索桁架以及南平面索桁架组成的空间索桁结构是一种应用广泛的柔性结构,它依靠拉索的张力提供刚度.寻找柔性结构合理的预应力分布以达到建筑造型和力学性能的要求是其找形分析的主要目的.与索穹顶结构、单层索网结构相比,索桁架的拓扑关系更加简单明确.力密度法、动力松弛法等一般用于解决单层索网等结构由给定预应力确定初始位形的问题,且难以直接应用在通用有限元软件中(如ANSYS).如果套用索穹顶、单层索网等的找形方法(如力密度法、动力松弛法等)进行找形,则无法直接运用通用有限元软件进行分析.本文依据索桁架结构体系简单明确的拓扑关系,发展了一种通过给节点施加位移进行迭代计算的非线性有限元找形分析方法,该方法不同于单层索网或膜结构找形的小杨氏模量法.本方法求解速度较快,结果较为准确,同时便于在现有的通用有限元软件中应用.     

力密度法与动力松弛法之比较

本文就索网结构找形常用的两种方法力密度法和动力松弛法在计算时间、收敛精度、迭代策略等方面进行比较分析．分析说明两种方法均适用于解决大型复杂索网结构的找形问题,两种方法均有各自的优缺点,为索网结构设计与施工提供一定参考。     

索网结构有限元找形与参数分析

索网结构的形状确定和预应力分布是一对相互影响的参数，需要通过找形实现。工作阶段的曲面几何受多种因素作用容易出现几何形态失稳，这些因素归根结底通过影响预应力分布从而影响曲面几何。通过考虑自重和初始预应力分布差异的参数分析，找出了影响索网结构形态稳定的主要因素。     

双曲索网结构抗火极限承载力影响因素分析

对双曲抛物面索网结构利用非线性有限元方法对找形、常温下结构受载计算及其火灾反应的过程等进行详细的分析研究。利用通用有限元程序ANSYS对两种典型的索网结构进行了抗火研究,通过影响抗火性能的相关参数分析,发现影响此种形式索网抗火性能的主要因素是荷载比与预应力比的大小。该结果可供索网结构抗火设计时参考。     

单层平面索网结构找形分析

由于横索悬垂、复杂边界和不对称张拉等因素影响,大尺度单层平面索网玻璃幕墙中出现玻璃安装困难和索力耦联等问题。提出了单层平面索网结构的找形问题,并分析了该问题的独有特点和解决的必要性。针对此类找形问题,文中对非线性有限元逆迭代法进行推广,提供了方便实用的解决方法。为了提高迭代的收敛速度,引进了找形差值修正比例因子矩阵,并给出了该矩阵元素的具体计算公式。算例证明,该方法精确实用,表明单层索网玻璃幕墙支承体系的找形分析非常必要,而且经找形后的索网索力分布更均匀,减少了两个方向索力的耦联,提高了索网结构的安全性和经济性。     

索网结构找形分析研究

根据力密度法原理,通过结构的拓扑关系和预设的力密度值即可将传统的找形方法中的几何非线性问题线性化,使复杂的找形问题转换成求解一组线性方程组,从而避免了坐标初始值问题以及其他方法致命的收敛性问题。运用编程软件Matlab对索网结构找形编制相应的程序,运用稀疏存储结构的力密度法格式对索网结构找形进行全过程分析。结合三个工程算例验证了力密度法找形的准确性和便捷性。     

浙江大学紫金港校区体育馆钢屋盖桅杆斜拉索网施工技术

浙江大学紫金港校区体育馆钢屋盖由桅杆斜拉索网和网壳等构成,两者通过吊索连接,其中桅杆斜拉索网为预应力自平衡全张力结构,采用全封闭钢索.介绍了全封闭钢索的特性,综合考虑桅杆吊装、索网组装和张拉等因素,采用"桅杆直立安装后斜置、主动同步张拉背索后复拉校验落地稳定索、索网独立张拉后再与网壳连接"的施工方案,并进行了相应的拉索等效预张力找力分析、零状态找形分析、张拉环境温度影响分析及桅杆倾斜和背索张拉的过程分析,从而确定拉索无应力安装长度、施工张拉力等重要施工参数,掌握施工全过程状态,保证施工安全,为现场施工提供监控依据.     

斜交张弦-索网复合竹结构选型分析及试验研究

张弦梁与柔性索网是大跨度屋盖中应用较为广泛的两种结构形式.某拟建屋盖结构跨度大、支承点少、结构厚度小,传统空间结构形式难以实现,拟综合张弦梁与索网结构优点,提出一种新型复合空间结构,并建立竹结构缩尺模型开展理论分析与试验研究.首先基于双控原则对张弦梁子结构体系的预应力进行了优化分析,然后结合索网结构的布置特点,基于静力平衡与变形协调理论推导了索网构件的预应力设计方法,最后通过有限元方法分析了结构正常使用阶段与极限荷载作用下的结构静力性能,并与试验结果进行对比,验证了理论分析的正确性.     

等效荷载法求预应力对频率的影响分析

预应力对结构动力特性的影响可由等效荷载法求解。首先分析了用等效荷载法推导出结构动力平衡方程式,求出一般理论计算解,再用有限元方法给出一般求频率的通用方法。为了反映预应力对整体梁刚度影响,采用弯矩面积相等的方法,求出直线筋、折线筋和曲线筋的等效荷载。再通过对普通梁受直线筋、折线筋和曲线筋荷载效应对结构刚度影响的分析,结果表明:直线筋对频率影响最小,曲线筋次之,折线筋最大。各种线型钢筋对频率阶次的影响,低阶影响较大,高阶影响较小。     

大跨度张弦桁架竖向地震作用下动力特性研究

在建立60,80,100,125,150m跨度张弦桁架模型的基础上,进行了自振特性分析。采用振型分解反应谱法和时程分析方法对竖向地震作用进行了分析,得到了小震、大震作用下动内力分布规律。计算分析了高跨比、预应力、斜放等因素的影响。对结果的统计分析表明,各模型具有相同的动内力分布特点,总结了张弦桁架动内力计算简图及参数,结果可供张弦桁架设计参考。     

索穹顶结构的预应力设计方法

作为一种预应力结构 ,索穹顶的刚度和承载能力都是通过施加预应力来获取的 ,因此 ,预应力设计是对索穹顶进行任何其它分析的基础。借鉴膜结构找形方法之一的力密度法的思路 ,可以得到索穹顶的预应力设计的方法 ,而且 ,还可以利用索穹顶本身的对称性条件和成形条件来进一步简化推导过程。通过分析发现 ,预应力设计的结果实际上就是一个齐次线性方程组的解空间。应用这一方法对一典型的辐射形索穹顶算例进行分析 ,得到了其初始预应力分布     

约束(侧向)对预应力结构设计影响的研究

阐述了预应力次轴力的本质,分析了影响次轴力的因素。公式推导与算例分析说明,将约束引起的预应力次轴力考虑为预应力损失进行设计时,会使有粘结预应力结构的设计偏于不安全,而在无粘结预应力结构设计中则偏于保守。因此,设计预应力框架结构时,应将侧向约束考虑为作用在截面重心的次轴力,而不是预应力损失。     

体外预应力加固技术的设计与施工应用

以南宁市邕江大桥加固工程为实例,经设计方案比选,采取体外预应力加固措施,并利用有限元分析程序midas进行体外预应力加固设计分析。计算结果和工程实践均表明:该体外预应力加固方法有效地改善了原结构的内力、应力分布,提高了结构各控制截面的承载力,尤其是梁体自由端(挂梁侧)的下挠变形得到改善。因此,其可作为同类体外预应力加固桥梁设计和施工的重要参考。     

弦支穹顶结构的预应力优化设计

采用遗传算法对弦支穹顶结构进行了预应力优化设计.从随机产生的初始种群出发,通过选择、杂交及变异等遗传算子,使种群一代一代地进化到最优解.本文采用二级优化的步骤对水平径向约束反力和上部杆件轴力两个优化目标同时进行了预应力优化,并编制了相应的程序对联方型弦支穹顶结构进行了预应力优化设计.结果表明,采用遗传算法收敛速度快,而且所需迭代次数少;最外圈索杆的预应力对水平径向约束反力的影响最大,而内部几圈索杆的预应力对上部单层网壳杆件的轴力影响较大.     

一种结合找形和找力的索膜结构设计方法

实际工程对膜结构形状的构造提出了各种不同的要求.针对工程中产生的问题,提出了一种膜结构的形状和相对应的自平衡预应力分开确定的构造方法.这种方法使用面力密度法进行节点力平衡的找形分析;然后使用优化的复位平衡法进行找力分析以确定和形面对应的自平衡预应力分布.结合一个具体工程验证了这种构造方法实际应用的可行性和合理性.     

多阶段预应力空间网架结构一次张拉计算法

该文提出多阶段预应力空间网架结构一次张拉计算法,将某一阶段第i次对i预应力杆增加的预应力值作为未知数,通过结构力学方法建立该阶段预应力准则方程式并求解之。然后可计算该阶段i次预应力各预应力杆的控制值(包括各预应力杆原有的内力值),后张预应力对先张预应力的影响值,以及网架结构杆件内力和节点变位,直至该阶段最后一次预应力时得到该阶段各预应力杆的设计内力值及网架结构内力和变位。重复这样的分析计算可得到多阶段预应力网架结构预应力杆的最终内力控制值及网架杆件内力和节点变位。采用该方法,预应力杆的内力值在预应力张拉过程中无需调整,可一次性完成预应力施加操作过程。该文中附有算例说明,计算结果表明:提出的多阶段预应力空间网架结构一次张拉计算法是正确、可靠和有效的。     

索穹顶结构的优化设计

索穹顶结构优化设计分为三个方面 :预应力优化设计、截面优化设计、形状优化设计。通过线性规划、齿形法及模态搜索法的联合应用 ,内力分析采用有限单元法 ,预应力优化设计采用线性规划法 ,截面优化设计采用齿形法 ,形状优化设计采用模式搜索法 ,编制了索穹顶结构优化的计算程序 ,将索穹顶结构优化设计的三个方面有机地结合在一起 ,进行了循环迭代求解     

基于等效变温法的基坑钢支撑预应力损失研究

针对钢支撑预应力损失和复加对基坑稳定性及邻近桥桩的影响,基于等效变温法,将预应力损失(复加)量换算为温度变化量,通过改变钢支撑活络端温度模拟预应力加卸载;讨论了预应力损失量、桩顶荷载、桩端支撑屈服强度等因素对围护结构及邻近桩侧移、内支撑轴力、桩顶沉降及桩身内力等影响。结果表明:预应力损失将引起邻近支撑轴力增大,但随着与之距离的增大,远端支撑轴力的增量逐渐减小;相比于损失阶段,预应力复加过程中邻近支撑轴力及围护结构侧移的恢复达不到损失前状态;第二、三道钢支撑预应力先后损失引起的邻近桩响应(沉降和轴力)均大于2道支撑同步损失;增加桩顶荷载或降低桩端支撑屈服强度将加剧预应力损失引起的桩身沉降。