内凹式索拱结构极限承载力研究

采用考虑双重非线性的有限元方法对内凹式索拱结构的极限承载力进行了参数研究。主要分析了5种荷载形式下支座形式、拱矢跨比、索矢跨比、撑杆数量、拱截面、索截面、初始张拉力和初始缺陷等参数对内凹式索拱结构承载力的影响;并与仅考虑几何非线性的结果进行了对比。分析结果表明:支座形式、矢跨比、撑杆数量、拱截面等因素对结构承载力影响较大;索截面、初始张拉力和初始缺陷等对结构承载力影响较小;其合理的取值范围为:拱矢跨比取0.125~0.20,索矢跨比取0.05~0.10,索截面积取拱截面积的4%~6%,与拱结构相比,该结构的整体稳定性、极限承载力、整体刚度都大幅度提高,对缺陷的敏感度减低;半跨荷载是结构设计的控制荷载,给出了快速确定初始张拉力的简化计算公式。     

德令哈市体育场钢结构整体稳定性分析

利用通用有限元软件对青海省海西州德令哈市体育场罩棚进行整体稳定性分析,罩棚采用桁架拱结构形式,整体稳定性分析时考虑了初始缺陷、荷载作用范围及拱脚约束形式的影响.先对结构进行特征值分析,然后利用非线性有限元分析方法得出结构受载全过程荷载-位移曲线,以此为基础分析桁架拱结构整体稳定性能的基本规律.结果表明:结构整体稳定性随初始缺陷增大而降低;结构在全跨荷载作用下的稳定性比半跨荷载略高,结构在半跨荷载作用下整体稳定性对初始缺陷更为敏感;结构的整体稳定性随支座刚度的增大而增大.     

高矢跨比索拱结构体系设计与研究

以中铁青岛世界博览城十字展廊工程为背景,对高矢跨比索拱结构的力学性能进行了研究,发现索拱结构可有效改善高矢跨比纯拱结构的力学性能,尤其是风荷载作用下水平向抗侧刚度得以显著的提高.采用三角形刚性撑杆的索拱结构力学性能改善最为显著,但张拉构造措施较为复杂,且必然存在一定的预应力损失,于是提出了采用三角形柔性撑杆的弦撑式索拱结构,并进一步探讨了影响此结构形式力学性能的多个关键因素.通过对索桁架顶部结构高度取值研究,发现该值在一定区间变化时,其中起控制作用的性能目标并无显著影响.通过对上弦梁分格数量和尺寸研究,发现随着网格数量不断增加,上弦梁构件应力比逐渐降低.当上弦梁拱脚根部以上区域分格数量超过8时,构件应力比趋于稳定.对拱脚支座水平刚度进行研究,结果表明高矢跨比索拱结构对其边界水平向刚度的要求较低,支座刚度对索拱结构力学性能的影响,实际工程中多数情况下可以忽略.通过对支座是否允许滑动和不同的滑动时机分析,发现索拱结构支座允许滑动,将导致外部荷载作用下支座滑移幅度过大,支座节点难以处理.下弦索可施加的索力有限,无法满足腹索索力始终不松弛的性能目标.最后建议索拱结构两侧均采用不可滑动的铰接支座,并对下部支撑结构进行必要的施工阶段承载力验算,从而保证索拱结构的安全.     

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。     

一种新型预应力索-拱结构的弹性稳定性能研究

本文所介绍的索-拱结构,是在圆弧或椭圆形拱轴线上,按照拱在重力荷载作用下的弯矩变化图设置撑杆和拉索（或预应力拉索）,以改善拱轴线上不均匀分布弯矩,达到提高纯拱结构刚度及稳定承载力的目的.利用弧长法对这种索-拱结构在全跨均布荷载和半跨均布荷载作用下的面内稳定性能进行了弹性大挠度跟踪分析,揭示了它的受力特性和破坏机理;同时文中还分析了矢跨比和撑杆高度的变化对索-拱结构受力性能的影响.     

某大型火力发电厂支架结构温度作用有限元分析和支座设计

介绍了温度荷载的类型和各国规范对温度作用的规定,利用有限元分析软件SAP2000计算了某大型火力发电厂支架结构在四种不同支座条件下的温度作用,分析了不同支座对该结构温度作用的影响,提出了有利于释放该结构温度作用的支座形式。     

新型索-拱结构的平面内弹性稳定性能研究

所研究的索-拱结构,是在圆弧形拱轴线上,按照拱平面投影n等分处设置放射状索,以改善拱轴线上不均匀弯矩分布,达到提高纯拱结构稳定极限承载力的目的。利用牛顿-拉普森法和弧长法对这种索-拱结构在全跨均布荷载和全跨恒载+半跨活载作用下进行了完善和带缺陷结构的弹性大挠度跟踪分析,研究了索对两种荷载形式下结构的极限荷载和平衡路径的影响;提出的索-拱结构能显著地提高拱的极限承载能力并能有效地防止结构二次分岔失稳的发生,计算结果对索-拱的设计有参考价值。     

预制-现浇叠合拱板满跨堆载试验研究

上海轨交15号线吴中路地铁车站首次采用了预制-现浇叠合拱板结构,是全国首个应用该结构的无柱大跨地铁车站.为研究叠合拱形顶板在满跨堆载下的结构性能,开展了足尺试验研究.试验表明:当前的结构满足设计要求,且存在较大安全储备;结构在荷载达到设计荷载的1.33倍、支座位移达到24 mm时,首次在跨中出现裂缝,裂缝发展贯穿于预制和现浇层,二者相互作用良好;相对堆载而言,结构对支座位移的响应更加强烈,因此支座侧向位移是控制拱结构安全的重要指标.     

弹性球型钢支座力学性能有限元分析方法

大跨空间结构中,支座起着连接上部屋盖结构与下部主体结构的重要作用,研究支座在外部荷载下的实际受力性能对空间结构的设计有重要意义。利用ABAQUS软件,对大跨度空间结构中的典型支座——弹性球型钢支座做有限元分析。将有限元分析计算的支座刚度值与定型产品支座设计刚度值做比较,验证有限元模型合理可靠。深入分析弹性球型钢支座在外部荷载下的应力分布状态,探讨了支座的受力性能,为空间大跨度屋顶结构整体计算分析的支座简化提供参考。     

某大跨空间桁架钢结构设计

结合较大屋面荷载下的大跨钢结构建筑项目实例,以建筑功能性、结构可靠性及设计经济性为前提,对比了不同桁架形式各自的优劣。同时,介绍了温度应力的影响以及桁架支座的应力计算。总结的设计经验可为类似的大跨结构项目中钢屋盖的选型和计算提供借鉴。     

超长大跨结构多点激励的若干问题研究

多点地震激励对超长大跨结构地震反应分析有重要意义,视波速是多点地震激励的重要参数,目前其确定方法尚无统一认识,并且多点地震激励分析中未考虑基础刚度对结构的影响。文章分析影响视波速取值的因素,给出了视波速的取值方法,并提出地震反应分析中考虑基础刚度的模型及基础刚度的计算方法。以某机场航站楼设计为工程背景建立计算模型,采用时程分析法进行考虑基础刚度影响的一致与多点地震激励,分析视波速以及基础刚度对超长大跨结构多点激励的影响。结果表明,视波速的大小将直接影响结构受多点激励影响的强弱,工程中应重视视波速的合理取值;基础刚度对超长大跨结构行波效应的影响由结构底部向上递减,对结构下部楼层的影响较为显著;刚性基础可能会高估多点地震激励对结构最大楼层总剪力、层间位移角以及框架柱内力的影响,而屋盖构件内力反应受基础刚度的影响不大。     

青岛北站拱脚支座节点的有限元分析

作为结构的重要传力构件,选择安全、实用的支座节点是结构设计的关键,为此对青岛北站的拱脚支座节点进行有限元分析。由于该节点复杂,目前对这种复杂的异形截面钢柱脚的承载力还未有明确的计算依据,因此采用ABAQUS对该柱脚受力性能进行分析。分析结果表明:青岛北站的拱脚支座节点的设计安全可靠,在各种荷载工况下可以安全有效地发挥作用,为同类大跨空间结构的支座节点设计提供了参考。     

磁浮轨道钢箱梁日照温度场及变形研究

磁浮轨道梁日照作用下的温度变形是轨道梁设计需考虑的重要因素,文章根据传热学与有限元理论,结合上海夏季气象参数与日照辐射半经验公式,利用ANSYS建立上海磁浮线轨道钢箱梁日照温度场三维瞬态模型,经实测构件验证,计算值与实测值吻合良好。分析磁浮轨道梁的最大竖向与横向温差发生时刻的温度梯度分布,并以指数函数为基础拟合得到对应温度梯度曲线,竖向温差拟合值略低于德国磁浮规范值,横向温差拟合值高于德国磁浮规范值。基于日照温度场分析结果,计算不同支承形式钢轨道梁的温度变形,得到磁浮轨道钢箱梁在双跨连续形式下能够较好抵抗温度变形的结论。提出磁浮轨道钢箱梁外露部分涂料的选取建议,以减小日照辐射吸收能量,从而降低截面温差及温度梯度变形。     

大跨度钢斜拉桥扁平钢箱梁悬拼阶段相对变形研究

大跨度斜拉桥大多采用流线形扁平钢箱梁 ,在主梁悬臂拼装过程中 ,吊机作用梁段、被起吊梁段由于受力不同 ,变形存在较大差异。以南京长江第二大桥南汊桥为例 ,用空间有限元分析了悬拼阶段扁平钢箱梁的相对变形 ,并研究了温度、纵隔板设置、吊机作用位置对相对变形的影响 ,对钢箱梁制造、安装提出了一些有益的建议     

复杂体系大跨度门式刚架钢结构库房的设计与分析

以某货场库房一期工程为例,介绍了复杂体系大跨度门式刚架的结构设计。该工程结构复杂,主要部分为2×36m刚架,部分刚架跨度达到72m,另局部设有承重夹层。为使不同跨度刚架屋面变形协调,72m跨刚架下设托梁,设计中需要考虑主刚架与托梁在荷载作用下的协同工作问题:承重夹层梁跨度近30m,并有严格的限高要求,设计中考虑夹层梁与屋面梁之间设置腹杆,形成整体桁架受力,以满足承载力和变形的要求。该工程具有一定的代表性,可为今后类似工程的设计提供依据。     

下承式刚性系杆拱桥的结构温度效应研究

以桐庐富春江二桥60m跨度的拱桥为对象,根据桥位的温度实测数据分析下承式刚性系梁拱桥由于上、下部结构温度差产生的温度效应。通过与使用荷载、体系温度荷载及系梁温度梯度荷载的工况对比结果,表明上、下部结构温差产生的拱肋轴力为使用荷载的4倍左右,且拱肋的弯矩远大于使用荷载下的弯矩值,对拱肋的结构安全性验算有较大的影响,设计时须注意。     

高温喷水冷却后钢筋再生混凝土梁受力#br# 性能试验及承载力计算

为研究高温喷水冷却后钢筋再生混凝土(卵石类)梁的力学性能,以温度、取代率、冷却方式和剪跨比为变化参数,对28个试件进行高温喷水冷却后的静载试验。观察试件的表观变化、受力破坏形态,获取其荷载 挠度曲线及力学性能指标。基于试验实测数据,深入分析各变化参数对试件力学性能的影响,并探讨其承载力的计算方法。研究结果表明：高温喷水冷却后,试件发生破损,受力破坏形态表现为弯曲破坏和斜压破坏,钢筋再生混凝土梁比普通钢筋混凝土梁具有更好的力学性能;随着温度的升高,承载力先增大后减小,而延性和耗能能力逐渐变差;随着取代率的提高,承载力、延性和耗能能力具有小幅增大的趋势,增幅在10%以内;冷却方式对承载力影响显著,而对延性和耗能能力无明显影响;剪跨比越小,承载力越大,但延性和耗能能力越差;最后,建议采用修正后的欧洲规范计算高温喷水冷却后钢筋再生混凝土梁的承载力。     

钢筋混凝土烟囱基础温度场的数值分析

对烟囱基础的内壁最高温进行有限元分析,考虑了由内衬内表面计算的基础环壁埋深和直径、土壤导热系数和隔热层的厚度及材料类型等因素对烟囱基础温度场的影响。通过数值模拟结果与试验结果相比较,表明模拟结果是正确的。用有限元对基础温度场的分布规律进行了数值分析,为烟囱基础温度场的计算提供理论依据。     

黄土隧道锚杆受力与作用机制

 为探讨黄土隧道锚杆作用效果及机制,对陕西省吴堡-子洲高速公路上3座黄土隧道中的48根锚杆应力进行现场测试和统计分析,结果发现：黄土隧道在钢架支护条件下,拱部系统锚杆受压且应力值较小;拱脚处锁脚锚杆以受拉为主,锁脚锚杆应力普遍大于拱部锚杆应力。从土体的变形和锚杆与土体的锚固效果2方面分析黄土隧道拱部系统锚杆的力学状态,分析认为隧道开挖后,浅埋黄土隧道拱部发生整体沉降,锚杆并不存在锚固段;深埋黄土隧道开挖后土体产生较大塑性区,目前以“短而密”原则设计的系统锚杆也不存在锚固段;锚杆与土体采用水泥砂浆或药卷式锚固剂黏结效果差,因而黄土隧道锚杆锚固力不大;锚杆锚固于初期支护上,并伸入土体中,从内部约束土体变形,在初期支护施作后,相对于土体的后续变形,拱部系统锚杆受到土体向下的摩阻力,相当于桩承受负摩阻力,因而拱部系统锚杆受压。综合以上分析表明,在黄土隧道中,钢架支护条件下的系统锚杆支护效果不明显,可以取消。工程实践证明,钢架支护条件下黄土隧道取消系统锚杆,可减少施工环节,更有利于隧道施工安全和结构稳定,可缩短工期和降低工程造价,有着特别显著的社会经济效益。     

多点激励下弦支穹顶叠合拱结构的地震响应(英文)

目前拱支结构在大跨度空间结构领域得到广泛应用.弦支穹顶叠合拱结构作为一种典型的拱支结构形式,已被山东茌平体育馆所采用,跨度达到196m.本文基于多点激励下的地震响应时程分析,研究了大跨度弦支穹顶叠合拱结构的行波效应.分析结果显示:当地震波速分别为300m/s、800m/s、1200m/s时,相应的地震行波效应系数分别为10.30、4.78、3.56,由此可见,对于大跨度弦支穹顶叠合拱而言,其行波效应较为显著,建议设计时适当考虑.