劲性悬索结构设计关键技术研究

劲性悬索结构主要由劲性索及索力支撑系统组成,兼具柔索和普通钢结构的优点,可自平衡也可外力平衡。介绍了劲性悬索结构应用现状、在不同荷载作用下的力学性能、设计关键点以及劲性悬索的主要节点构造,并通过一个具体的工程实例介绍劲性悬索结构在大跨度屋盖中的应用及设计方法。该工程实例屋盖结构中四榀大跨度H型钢劲性索、两道卧梁以及两榀钢筋混凝土框架结构形成自平衡体系,劲性悬索承担屋盖重力荷载下产生的拉力,而卧梁及混凝土框架则将劲性索对支座产生的拉力进行平衡。通过有限元分析、简化计算、解析计算三种方法对H型钢劲性索承载力进行计算,并进行了施工过程模拟分析,结合分析结果指导施工。提出的劲性悬索结构的设计关键点以及相关计算及分析方法可为劲性悬索结构在其他实际工程的应用提供参考。     

悬索结构施工理论及方法

针对悬索结构及其施工的复杂程度,对悬索结构的特点及力学理论进行了探讨,并分析了悬索结构合理的施工方法,指出悬索结构有许多独特的优点,而且有广阔的发展前途。     

石家庄国际展览中心索结构找形分析及变形控制

石家庄国际展览中心采用了大跨度双向悬索结构,其中主悬索采用自锚式构造平衡端部水平力。该双向悬索结构体系在国内应用尚属首次。介绍了如何结合不同的找形分析技术实现与建筑造型的契合及结构的过程控制。通过研究本项目索结构的构造和受力特点,有针对性地提出了一种高效找形算法和一套融合找形、建模及分析过程的变形控制策略,并取得了很好的成效。     

基于ANSYS的悬索跨越施工状态分析

介绍了悬索跨越是长输管道跨越中常用的一种形式,其结构主要由主索、抗风索、主塔和锚固系统及加劲梁等部分组成,应用ANSYS软件对悬索跨越进行了有限元分析,分析了施工前、施工阶段受力特性,得到结构的位移和变形,为工程施工提供依据。     

悬索结构找形和静力分析的有限单元法

悬索结构作为一种整体张拉的柔性结构体系,初始几何形状直接决定了结构的力学性能,悬索结构的初始形状不能随意选择,必须为其确定一个满足边界条件和预应力大小及分布的初始平衡形态,这个确定初始平衡形态的过程就是悬索结构的找形分析。非线性有限元法对于几何大变形的柔性结构体系来说,是一种非常有效的求解方法。     

大跨度悬索结构的应用与发展

文章介绍了大跨度悬索结构的应用与发展的进程及各种索结构体系的受力特点和典型工程实例,概括了悬索结构计算的基本要求和计算方法,并对索结构的节点设计要求进行了归纳和总结。     

悬索结构内力与位移的静力解法

悬索结构适应于各种建筑平面和外形轮廓,可方便地创造出各种新颖独特的建筑造型,但悬索结构属于超静定结构,对该类结构的分析有其复杂性和非线性,对其研究为工程界所广泛关注,本文基于悬索结构的基本假设和基本力学原理,建立了悬索结构的平衡方程和变形协调方程,求得荷载作用下索的跨中垂度和水平张力。这是一种既能满足一般工程精度要求,又简便易行的解析计算方法。     

议悬索结构之索桁架及应用

从悬索结构的分类开始,重点介绍了悬索的原型、性状特点及悬索结构的主要形式、索桁架的含义及分类等,通过工程实例深入探讨了索桁架的应用,比较分析了索桁架与索支柱、索桁架与鱼腹桁架,从而提高人们对索桁架的认识。     

浅谈悬索结构施工

指出悬索结构的施工程序没有统一的规定可循,应针对具体的工程采取相应的施工方法及施工措施,主要对钢索的锚固及其防护方法以及该结构施工过程中应注意的问题进行了简单介绍,从而推广悬索结构的应用。     

玉环图书馆与博物馆结构设计

玉环图书馆与博物馆结构高度分别为15.5m和24m,几种典型结构单元对应不同的功能,形成总体建筑群.屋盖结构采用了下凹的钢筋混凝土悬索预应力薄壳屋盖,是一种较为新颖的预应力索-壳组合结构,楼盖结构采用了工字形鱼腹梁箱型楼盖,竖向抗侧力构件采用剪力墙.简要介绍了该工程的结构体系和弹性计算结果,对屋盖预应力张拉过程进行了分析,对结构关键构件进行了补充分析.结果 表明,悬索预应力薄壳屋盖和工字形鱼腹梁箱型楼盖的性能良好,二者的结合能够符合建筑师要求的视觉效果和功能需求;采用的悬索预应力薄壳屋盖张拉方式施工方便、受力合理.     

基于正弦激振的多频率拟合法测在役拉索索力

大跨度预应力结构健康监测中在役预应力索力的测试识别精度关系到整个结构的安全,测试在役钢索索力有频率法、磁通量法等多种方法且各有特点,频率法的基频不易识别,磁通量法标量不准且操作繁杂。据此采用基于正弦激振的多频率拟合方法测试在役索力,建立多跨索振动模型和索力优化识别模型,以索力测量试验和某张弦梁结构的展览馆为实例,采用正弦多频率拟合法拾取多阶频率并进行优化分析。结果表明,对拉索施加正弦激振获得的多阶频率进行拟合优化计算比一般计算公式法计算的索力更接近实测索力,并且拉索的长径比在100以内的索力测量中,多频率拟合法的优势更明显,为基于正弦激振的多频率拟合法提供了依据。     

修正的循环迭代法与控制索原长法结合进行杂交空间结构施工控制

杂交空间结构(如张弦梁、弦支穹顶)是指由梁、压杆、张力索组成的预应力空间结构体系,预应力施工控制分析是其关键。本文提出了修正的循环迭代法求杂交空间结构零状态结构几何;在求得零状态几何基础上采用控制索应力方法求出每级张拉控制力对应索原长;通过控制索原长方法可方便求得各级张拉控制力下分批张拉时索的张力施工控制值以及节点位移、杆件内力。通过文中两个算例详细演绎了这一方法,验证了以上方法的正确性和有效性。     

柔性索网结构找力分析的方法研究

索网是一种典型的空间柔性结构体系,必须通过施加预应力的方法才能形成有效刚度.预应力的分布则需要通过形态分析(找形与找力)来完成.对找力分析的两种方法--复位平衡法和逆迭代法进行研究,分析了这两种方法的基本思路和算法.结果表明:对大型索网结构,通过找力分析可以得到满足给定形状的预应力分布.     

弹塑性共同变形法和弹性支点法在锚索钢板桩支护结构设计中的比对研究

采用弹塑性共同变形法和弹性支点法对两个锚索钢板桩基坑支护工程进行计算分析,比较这两种方法的计算结果,并将计算结果与现场监测数据进行对比。结果表明:由于锚索钢板桩支护存在桩变形大、抗弯刚度小及锚索预应力较大的特点,弹塑性共同变形法更适宜用于锚索钢板桩支护结构的计算,而弹性支点法则严重低估钢板桩水平位移,并影响锚索最优位置的选择。最后,参考弹塑性共同变形法,提出了一种基于弹性支点法的修正计算方法,该方法可修正弹性支点法对锚索钢板桩支护结构的计算误差,为锚索钢板桩支护结构设计提供了一种新方法。     

独塔单索面宽斜拉桥空间动力行为研究

以西宁通海路跨越湟水河斜拉桥为研究对象,分别采用鱼刺梁模型和梁格法计算了动力特征值,考察了结构的刚度和边界条件设置合适与否,并比较了两种建模理论计算结果的异同,在动力特性计算的基础上,采用第一类线弹性稳定方法,分别研究了桥塔的屈曲稳定性和全桥的屈曲稳定性,考察了结构的整体稳定安全性,为较宽独塔单索面斜拉桥提供了动力分析的工程实践经验及有效的分析方法。     

基于动刚度法的复杂索缆体系的动态分析方法

索缆结构是一种重要的结构承载系统。随着现代工程结构跨度和高度的增加，土木工程中使用的索缆长度也在增加，其结构形式也越来越复杂。在这种情况下，索缆结构的动态分析已成为结构设计、使用性能监测和维护以及振动控制的关键。现有的索缆动态分析理论只能考虑部分设计参数的影响，或仅适用于结构形式相对简单的索缆系统，而对于复杂索缆结构的精确动态分析，难以兼顾分析效率和精度，因而不太适用。本文在动态刚度法（DSM）的基础上，建立了一套复杂索缆系统的精确动态分析方法；以裸索系统、复合索缆系统和带侧向支撑的多段索缆系统为代表，说明了该方法的有效性和适用性。主要的贡献和成果如下： 提出了考虑弯曲刚度、内部阻尼和电缆附加力的小下垂索缆频率方程的精确解；给出了带双护套防腐系统的拉索的动态模型和解法，探讨了填充材料对系统阻尼和频率的影响；基于DSM建立了多段索缆系统的动态模型，并提出了相应的动态解法方案。据此，分析了某悬索桥主缆的动态特性。理论分析结果与实测值和有限元求解结果有很好的一致性，这表明所提出的方法的准确性。本文提出的索缆动态分析方法具有较高的计算精度，且易于实现，可为工程中索缆及索结构的初步设计和健康监测提供理论依据。     

大开口车辐式索承网格结构预应力施工技术研究

针对适用于体育场类建筑的大开口索承网格预应力空间结构体系,对此结构体系进行了施工分析,研究表明:此类结构体系的上弦钢结构为近似瞬变结构,索杆体系对其整体结构的刚度形成具有显著效应;且张拉施工的不同批次拉索间索力相互影响不容忽视,其结构性能与封闭式弦支穹顶结构差异较大。采用参数化有限元法,针对各张拉级数和张拉批数的张拉方案、各外立面钢结构卸载时机的施工方案、各斜撑安装时机的施工方案,分别进行了施工全过程仿真分析,研究了结构的整体位移、撑杆摆动、拉索索力、杆件应力以及临时支架反力等的影响;并综合考虑施工工艺可行性、经济性,得出此结构体系最佳的张拉方案为三批四级张拉方案、最佳的外立面卸载时机为外立面安装完成后、最佳的斜撑安装时机为预应力张拉完成后。并采用随机误差分析法,选取环索长度以及径向索索力作为控制目标进行耦合分析,确定了各控制项目的允许限值,并明确此结构预应力施工需进行力和位移双控。     

乐山奥体中心体育场车辐式单、双层组合索网罩棚结构设计

针对乐山奥体中心体育场索膜罩棚西侧外高内低、东侧内高外低的不对称构形,提出并设计了一种车辐式单、双层组合索网结构,充分发挥单、双层索网各自特点,此类型组合索网结构系国内外首例.针对此类结构的找形方法、关键影响参数、力学特点、屋面排水组织、整体稳定性、抗倒塌性能、关键节点进行了研究.结果 表明:采用以力密度法为基础的"虚...     

山区悬索桥轨索滑移法施工的关键技术及其装置研发

针对山区的特殊建设条件,提出了悬索桥主梁架设的轨索滑移法施工技术。该方法是利用悬索桥主缆和吊索作承重结构,吊索下端连接吊鞍,吊鞍上支承轨索,利用在轨索上运动的运梁小车输送节段梁,待到达安装位置后,借助缆载吊机进行垂直吊装和安装。以矮寨特大悬索桥施工为背景,介绍了轨索滑移法架梁系统的组成和关键技术,以及核心组件吊鞍、运梁小车和轨索系统等的结构设计和计算分析。对整个架梁系统,介绍了整体缩比模型试验和足尺模型试验的试验方法和试验结果,并总结了实际工程应用情况。通过模型试验和工程应用的研究结果表明:轨索滑移架梁法能快速实现悬索桥的主梁架设,并具有很好的安全性和经济性,具有广阔的应用前景。     

巨型钢框架-拉索支撑结构的三种抗震分析方法比较

针对新型巨型钢框架-拉索支撑结构体系的抗震性能,采用Pushover分析、振型分解反应谱分析及时程分析三种方法,分别研究典型巨型钢框架-拉索支撑结构在8度多遇地震作用下的底部剪力和层间位移角。结果表明,三种不同抗震分析方法得到的底部剪力和层间位移角最大值由小到大的顺序均为:Pushove分析、反应谱分析、时程分析。由于时程分析法能更好地反映巨型钢框架-拉索支撑结构顶部的地震作用响应,在评估其抗震性能时应作为其他两种方法的补充。