拉索预应力球面巨型网格结构静力性能优化分析

针对拉索预应力球面巨型网格结构的静力优化问题,提出对拉索预应力、立体桁架梁高度、杆件截面的三级优化法,对各变量分别采用不同的目标和方法进行逐级优化.对杆件截面优化以结构自重为目标函数并采用满应力法;立体桁架梁高度通过结构内力峰值和挠度比两项指标予以确定;优化拉索预应力时,采用结构杆件内力的平方和最小为目标函数建立数学模型,并运用影响矩阵线性优化法和复形法求解.文中对一个180 m跨度的结构,提出了5种不同的布索方案,并基于以上理论,进行了优化分析.结果表明,实际工程采用沿周边布索方案为佳.同时优化分析结果也证明了本文采用的优化分析方法和编制的程序是高效可行的.     

索-拱结构面内稳定性研究

应用有限元方法对索拱结构的面内特征值屈曲及考虑几何非线性影响的非线性屈曲的平面内稳定问题进行了研究.程序中使用牛顿拉弗森法和弧长法对荷载位移平衡路线进行跟踪,研究了索对结构的极限荷载和平衡路径的影响.考虑了索与水平面夹角、索的根数及不同荷载作用方式、不同边界条件下索-拱结构稳定性能及变形性能的影响.结果表明:索可以非常有效地控制拱结构的失稳模态和破坏形式,提高其极限承载能力,影响破坏过程及后屈曲平衡路线,有效地克服了拱结构在半跨荷载作用下变形大、承载力低的缺点.     

大跨度斜拉拱组合桥极限承载能力分析

以一种新颖钢管混凝土拱桥斜拉钢管混凝土拱组合桥为研究对象,考虑钢管混凝土拱在变形、失稳破坏期间的几何及材料非线性特性,采用统一理论中的钢管混凝土组合构件本构关系及高精度不分层梁单元,对在建的某斜拉钢管混凝土拱组合桥进行了在静力荷载作用下的极限承载力分析,并用钢管混凝土拱模型实验对分析程序及钢管混凝土组合构件建模方法进行了验证,同时分析了斜拉索及斜拉索的初索力对拱桥承载能力的影响.结果表明,斜拉钢管混凝土拱组合桥具有较高的稳定性和极限承载力,斜拉索能够较大提高拱桥的承载能力,斜拉索初张力对稳定承载能力的影响不大.     

广州南站无站台柱雨棚钢结构屋盖的设计与施工

广州南站在主站房南、北两侧对称布置两个无站台柱雨棚,单侧无站台柱雨棚屋盖平面尺寸为421.8 m×189.6 m,雨棚顶由6个连续跨拱壳构成芭蕉叶形.雨棚钢结构由索拱、桁架、异形分叉柱等组成,它采用了拉索与拱身同向弯曲的新型索拱,造型美观、稳定、抗风性能好.索拱下弦拉索的预应力和拱脚节点是其设计的关键与难点.文章从设计与施工配合的角度,介绍了广州南站雨棚钢屋盖的设计施工的重点、难点,分析了预应力索拱的工作原理.其设计与施工,对大跨度空间结构设计及施工具有很好的借鉴价值.     

周期荷载作用下几何缺陷拱的动力稳定性

分析了周期荷载作用下几何缺陷对拱的动力性能的影响.首先将结构有限元节点坐标偏差视为随机变量,通过建立拱的条件相关矩阵,分解得出几何缺陷的分布方式及缺陷幅值标准差.在考虑动力荷载作用下结构的稳定性能时,由Lyapunov稳定性原理出发,推导出了反应结构长期动力性能的运动稳定方程,基于此方程求解Lyapunov指数.对比分析了几何缺陷拱与完善拱的动力稳定性能,研究了周期荷载作用的频率与几何缺陷的大小对拱动力稳定性能的影响.结果表明与静力屈曲模态相似的几何缺陷分布方式对拱的动力稳定性影响最大;同时存在使拱发生动力失稳的激励频率区域.     

桁架拱轻钢大棚骨架K型节点受力性能对比与分析

我国北方寒区常发生桁架拱轻钢大棚在暴风、暴雪共同作用下破坏。以桁架拱轻钢大棚骨架的薄弱部位即K型节点[1-3]为研究对象,采用ANSYS有限元分析软件对灌浆K型节点及空心K型节点进行模拟静力分析,同时进行了灌浆K型节点及空心K型节点静力加载试验,验证了有限元分析结果的正确性。分析结果表明,灌浆K型节点与空心K型节点的最大应力均出现在受压支杆与主管焊接处,且灌浆K型节点应力明显小于空心K型节点应力,灌浆改善了桁架拱轻钢大棚骨架K型节点的受力性能,为灌浆桁架拱轻钢大棚骨架的整体分析提供了依据。     

大跨空间结构重要构件评估实用方法

为了利用改变路径法（AP法）进行大跨空间结构的连续倒塌分析，给出了AP法中移除构件判断的实用方法.该方法的主要思想是首先通过一定的概念判断，初步确定结构重要构件的选择范围.然后对初选的重要构件依据简化的敏感性计算方法考虑包括杆件的移除、杆件截面的削弱、拉索预应力的降低等因素对荷载作用下结构响应的影响，求解其重要性系数，确定结构的重要构件.最后利用本文方法对网架结构以及索拱结构两个算例进行了分析，计算结果表明：本文所给出的方法能够有效地作为大跨空间结构的重要构件的评估方法.该方法解决了现行抗连续性倒塌设计规范中没有明确规定非框架结构移除构件的缺陷，使AP法得到更广泛的应用.     

预应力混凝土低高度梁桥结构形式比较研究

对双预应力结构、双面配筋预应力结构、二次预应力结构和常规预应力结构低高度梁桥进行对比设计，分析了不同结构形式低高度梁桥的受力性能、变形性能和经济性.结果表明：优化结构形式和预应力布置可以显著改善预应力混凝土低高度梁桥的结构性能；二次预应力结构克服了双预应力结构与双面配筋预应力结构的不足，与常规预应力结构相比，在降低梁高的同时，大幅度减小了梁的徐变上拱值50%以上，并节省预应力筋10%以上，具有明显的技术经济优势.     

均布荷载下拱的弹塑性二次分岔屈曲性能初探

使用一种新的屈曲路径跟踪策略,对拱在平面内的弹塑性极值点屈曲和二次分岔屈曲全过程进行跟踪分析,得到全跨均布荷载作用下材料、截面相同而矢跨比不同的拱的弹塑性极值点屈曲荷载和二次分岔屈曲荷载,以及半跨均布荷载作用下其极值点屈曲荷载.研究结果表明：对于弹塑性拱结构,在全跨均布荷载作用下,二次分岔屈曲总是最危险的屈曲形式,其发生必定先于极值点屈曲.对于材料、截面相同,矢跨比0.1～0.5的拱,半跨均布荷载作用下矢跨比0.23的拱极值点屈曲极限承载力最大;全跨均布荷载作用下,矢跨比0.1的拱极值点屈曲和二次分岔屈曲极限承载力均大于其他拱.将得到的全跨和半跨均布荷载作用下不同长细比、不同矢跨比拱的弹塑性极限承载力计算结果归纳总结,得到极限承载力简化计算公式,可以直接查用,便于工程设计中使用.     

圆柱面巨型网格结构地震响应时程分析

首先推导了大跨空间结构几何非线性地震响应时程分析的计算过程，编制了相应的计算程序，然后重点对圆柱面交叉立体桁架系巨型网格结构进行几何非线性地震响应时程分析．针对主体结构单独承载及子结构参与协同承载两种情况，分析了立体桁架拱内关键节点及关键杆件的地震响应时程曲线，了解了结构基本地震响应时程特性；进行了不同方向地震波作用时程对比分析，论证了该结构抗震验算需考虑三维地震作用；最后将振型分解反应谱法与时程法结果进行了对比分析，说明了对于该结构，反应谱法可用作初步的抗震分析，但最终必须用时程法进行验算．     

抛物线拱型竹编水泥沼气池模型内力分析

针对目前在我国滇南一带开发推广的竹编水泥沼气池，在实地测试和实验室内测试研究的基础上，将实际的几何结构简化为一类抛物线拱型结构，以此力学模型来模拟实际结构．采用力法对赘余力进行严格的数学推导，并运用自编程序针对壁厚3cm的模型进行内力分析与计算，计算结果与圆弧拱型理论分析及实测结果一致，说明所建立的理论模型和力学分析计算正确、计算程序可靠；抛物线拱型的结构性能优于圆弧拱型。     

汤峪河渡槽吊杆式拱架支承结构抗震性能分析

汤峪河渡槽采用的吊杆式拱架支承结构是国内外水工渡槽及道路工程中首创的一种工程支承结构。以汤峪河渡槽为工程实例 ,运用当今普遍采用的振型分解反应谱法和 P11D平面静力计算程序 ,分析了这种结构形式的地震反应特性。结果表明 :(1)下弦杆分缝的处理方法有效地释放了地震力所引起的结构超静定内力 ;(2 )在头道梁的拱脚附近的截面上 ,地震内力与常规荷载内力叠加后产生了巨大的偏心 ,这给结构的配筋及混凝土抗裂性要求增加了一定难度 ,设计时应重视该处截面尺寸的拟定 ,可在该处加设梗胁结构 ,加强构造配筋。     

斜拉拱组合桥静力性能及参数分析

以我国已建成的主跨为400米的世界第一座斜拉拱组合桥梁——湘潭市湘江四大桥为例,运用平面杆系分析系统,与普通拱桥对比了在恒载作用下的内力、挠度计算结果,分析了主要参数对斜拉拱组合桥受力的影响．结果表明,与普通拱桥相比,合理的设计斜拉拱组合桥中斜拉索的参数,能够降低整个拱肋的轴力,明显减小拱脚的负弯矩和剪力．因此斜拉拱组合桥不仅造型新颖美观,更重要的是拱肋轴力可调,该拱桥桥型有利于向大跨度方向发展．     

基于ANSYS的锚注支护结构的屈曲分析

结构稳定理论是结构分析的一个重要的独立分支,近年来随着计算技术的发展,有限元法已成为结构稳定分析的主要方法之一。本文利用有限元软件ANSYS,分析了圆弧拱在均布径向荷载作用下的屈曲,并比较考察了带缺陷的拱的破坏特性,ANSYS计算结果与挠度理论计算结果基本一致。并通过分析得出,单元类型的选取对屈曲问题有一定的影响,根据结构的几何特性选取合适的单元类型可提高结果的精度。     

考虑二阶弯矩效应的自由扭转圆曲梁静力分析

针对拱形温室结构在轴向风荷载作用下的受力变形及屋面荷载作用下平面外稳定问题,根据考虑曲梁的大位移特征及二阶弯矩效应,建立圆曲梁的弯矩平衡方程,结合其他平衡方程、几何方程、物理方程,获得非线性圆曲梁挠度和扭转角的控制方程,得到含系数的圆曲梁几何非线性位移、变形和内力模型,给出圆曲梁几何非线性位移及内力的计算方案。鉴于圆曲梁的受力变形与圆拱平面外失稳特征变形的相似性,在此研究的基础上,分析圆拱平面外失稳问题,给出圆拱平面外分岔失稳临界荷载的计算方法。分析结果表明:本研究得到的圆曲梁几何非线性静力分析模型,可用于拱形温室屋面结构的非线性受力分析及平面外分岔及极值点失稳计算。     

索在索-拱结构中的作用

应用非线性有限元方法研究了索对索－拱结构平面内稳定性的影响。使用牛顿－拉弗森法和弧长法对荷载位移平衡路线进行跟踪研究,考虑了不同荷载作用及不同矢跨比对索－拱结构稳定性能及变形性能的影响,并从中获得了一些有益的结论。     

外保温塑料大棚锥形滚筒式翻越卷放装置的设计与试验

针对外保温塑料大棚保温被卷起后停放在棚顶产生遮光、增加骨架载荷等问题，设计一种锥形滚筒式翻越卷放装置，装置通过基于绳索传动的辅助翻越机构实现翻越棚顶卷放保温被。根据功能要求进行翻越卷放装置的整体设计:装置主要由卷被轴、摇杆、主机、辅助翻越机构4部分组成。建立了在不同结构形式的外保温塑料大棚中，应用不同种类保温被时装置关键零部件的设计方法，根据保温被的卷放规律设计了锥形滚筒结构参数的计算方法；分析保温被卷放过程中的运动和受力情况，得出最大工作负荷的计算方法，并给出了电动机、减速机的选型方法；建立卷被轴的力学模型，给出了卷被轴的校核方法。在跨度10 m、长度48 m的外保温塑料大棚上安装锥形滚筒式翻越卷放装置进行试验，结果表明:保温被铺放平整，卷起整齐，具有良好的作业效果；装置实际运行时间稳定，具有稳定的工作状态。在实际工况下进行试验，验证了设计方案的切实可行。本研究设计的锥形滚筒式翻越卷放装置，可以解决棚内遮光、骨架载荷增加等问题，为外保温塑料大棚的性能提升和推广应用提供新的技术支撑。     

基于CATIA的大型农具机架有限元分析与结构优化

农机具大型化使得机架的结构愈加复杂,机架的强度、刚度及稳定性等问题突显,传统的结构分析方法解决此类问题存在较大难度。文章利用CATIA的有限元工程分析模块在三维仿真机架上建立了各零部件间具有联接和力传递关系的有限元模型,模拟真实环境下的工作状态,由计算机处理后给出图形及数据形式的变形和应力情况,调整设计并优化结构。实践表明,基于CATIA的有限元分析与结构优化为大型机构的设计提供了可行、快速与精确的现代化解决方案。     

结构稳定基本概念的若干讨论

本文从分析稳定与强度，整体性和失稳类别入手，着重讨论了结构稳定的基本概念。对设计者真正处理好稳定问题具有一定的指导意义。