雜交空間結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力全過程分析方法

以武漢長(zhǎng)江防洪模型試驗(yàn)大廳為工程背景,提出一種新型的雜交空間結(jié)構(gòu)體系:拱支預(yù)應(yīng)力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。結(jié)合該結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn),從索初始形變的角度出發(fā),建立了該結(jié)構(gòu)的剛度法理論,并提出了預(yù)應(yīng)力全過程分析的混合影響矩陣法、循環(huán)迭代逼近法、索初始形變\"順序分析法\"以及索張拉力\"順序分析逆迭代法\"等方法,形成該結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力全過程分析的完整理論,不僅適用于拱支預(yù)應(yīng)力網(wǎng)架結(jié)構(gòu),也適用于其它類似的雜交空間結(jié)構(gòu)。最后,通過長(zhǎng)江防洪模型試驗(yàn)大廳工程實(shí)際算例驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性和有效性。

針對(duì)某科學(xué)中心主樓展廳區(qū)的超大型空間鋼結(jié)構(gòu),采用有限元軟件對(duì)展廳區(qū)大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)行了全程動(dòng)態(tài)模擬分析,預(yù)測(cè)了施工中可能出現(xiàn)的最大應(yīng)力及變形,建議了施工過程的關(guān)鍵階段,以期為保證實(shí)際施工過程的安全奠定了一定的基礎(chǔ)。

針對(duì)預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求為目標(biāo)位移的情況,研究結(jié)構(gòu)實(shí)際狀態(tài)與理論分析模型存在較大差異時(shí)預(yù)應(yīng)力施工方案的決策分析方法。以索力、位移遞推公式為基礎(chǔ),建立了仿真預(yù)應(yīng)力施工過程的遞推系統(tǒng),該系統(tǒng)包含四類參數(shù):結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)、張拉力方案、索力與位移影響矩陣、張拉完成后的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。利用施工過程中的索力-位移觀測(cè)數(shù)據(jù)可計(jì)算出系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)影響矩陣,然后基于遞推系統(tǒng)的并行計(jì)算,提出了基于索力-位移觀測(cè)值的預(yù)應(yīng)力施工方案決策方法。利用矩陣分析軟件matlab,編制了遞推系統(tǒng)及決策方法的實(shí)現(xiàn)程序,并結(jié)合有限元分析軟件ansys對(duì)工程算例進(jìn)行了模擬分析。結(jié)果表明:利用本文方法可求得下一次循環(huán)補(bǔ)拉完成時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)要求位移狀態(tài)的張拉控制力方案,從而保證預(yù)應(yīng)力施工達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

本文基于最小勢(shì)能原理,給出了預(yù)應(yīng)力索梁組合結(jié)構(gòu)中的索、梁?jiǎn)卧隽啃问降莫?dú)立平衡方程,建立了有限索元的非線性平衡迭代列式,利用其分析了一預(yù)應(yīng)力索梁結(jié)構(gòu)成型過程中的幾何非線性問題,并對(duì)預(yù)應(yīng)力索梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了非線性有限元的數(shù)值模擬。結(jié)果對(duì)比表明,該理論分析方法能夠準(zhǔn)確有效的考慮該結(jié)構(gòu)中的非線性問題,為此類結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)成型過程提供了一種快捷、可靠的非線性理論分析方法。

預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)體系——在空間鋼網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中宜于進(jìn)行整體預(yù)加應(yīng)力，因此拉索的布置都是采用廓內(nèi)或廓外的整體布素方式。

撐桿式預(yù)應(yīng)力壓桿以其優(yōu)異的結(jié)構(gòu)性能,在追求造型美觀的空間鋼結(jié)構(gòu)中的作用明顯,目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。通過對(duì)青島北站空間拱架結(jié)構(gòu)中大型撐桿式預(yù)應(yīng)力壓桿結(jié)構(gòu)施工過程的研究,從中心桿精度控制、索系目標(biāo)索力實(shí)現(xiàn)、同軸異面耳板安裝3個(gè)重、難點(diǎn)方面進(jìn)行分析,結(jié)合理論計(jì)算與實(shí)際施工,總結(jié)出一套具有針對(duì)性同時(shí)又具有普遍意義的預(yù)應(yīng)力壓桿施工方法,對(duì)于其他類似工程具有較好的借鑒意義。

索穹頂結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力張拉施工成形過程分析一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn).本文結(jié)合國(guó)外已有工程預(yù)應(yīng)力張拉施工方法和國(guó)內(nèi)相關(guān)研究成果介紹,以一跨度為122m的索穹頂結(jié)構(gòu)為例,提出了包括逐圈斜索張拉法、僅外圈斜索張拉法、逐圈豎桿頂壓法、僅外圈豎桿頂壓法、逐圈環(huán)索張拉法、僅外圈環(huán)索張拉法、逐圈斜索原長(zhǎng)安裝法等七種預(yù)應(yīng)力張拉施工方法,并采用動(dòng)力松弛法對(duì)采用各種預(yù)應(yīng)力張拉施工方法進(jìn)行施工模擬全過程分析,為實(shí)際索穹頂結(jié)構(gòu)工程的張拉施工提供理論依據(jù)和技術(shù)支持.

研究目的:通過建立施工全過程時(shí)效和路效分析的三維非線性模型,對(duì)大跨度v形連續(xù)剛構(gòu)拱組合結(jié)構(gòu)橋的施工全過程空間受力特性進(jìn)行研究,解決以往的橋梁設(shè)計(jì)和施工監(jiān)控采用的計(jì)算方法不能有效分析混凝土箱梁的剪力滯、扭轉(zhuǎn)和畸變等引起的截面應(yīng)力分布不均勻問題。研究結(jié)論:分析了大跨度v形連續(xù)剛構(gòu)拱組合結(jié)構(gòu)橋施工全過程主梁截面頂板縱向正應(yīng)力、橫向壓應(yīng)力、腹板剪應(yīng)力等截面空間應(yīng)力分布和變化規(guī)律,其表現(xiàn)在:主梁截面頂板縱向正應(yīng)力沿橫向分布呈顯著的不均勻性,剪力滯效應(yīng)明顯,與初等梁理論的預(yù)測(cè)值相異;主梁橫向壓應(yīng)力普遍不大,且頂板應(yīng)力分布不均勻程度大于底板;單箱雙室截面梁三腹板剪應(yīng)力分布連續(xù)變化,且中腹板的剪應(yīng)力略大于邊腹板剪應(yīng)力,整體具有較好的規(guī)律性;施工全過程主梁縱向正應(yīng)力包絡(luò)線體現(xiàn)了最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力的施工工況,為施工控制提供了理論基礎(chǔ)。

大跨度復(fù)雜結(jié)構(gòu)橋梁施工全過程結(jié)構(gòu)空間受力特性研究——研究目的：通過建立施工全過程時(shí)效和路效分析的三維非線性模型，對(duì)大跨度v形連續(xù)剛構(gòu)拱組合結(jié)構(gòu)橋的施工全過程空間受力特性進(jìn)行研究，解決以往的橋梁設(shè)計(jì)和施工監(jiān)控采用的計(jì)算方法不能有效分析混凝土箱梁...

大型商場(chǎng)由于可燃物多、人員密度大,一旦發(fā)生火災(zāi)勢(shì)必造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。因此,大型商場(chǎng)的抗火設(shè)計(jì)顯得尤為重要。作為一種扁平類大空間建筑,大型商場(chǎng)的火災(zāi)機(jī)理不同于一般的大空間室內(nèi)火災(zāi)。結(jié)合上海市第一百貨商店老大樓混凝土框架結(jié)構(gòu)對(duì)扁平類大空間商場(chǎng)建筑進(jìn)行火災(zāi)模擬,分析商場(chǎng)空間及結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度場(chǎng)過程,并對(duì)火災(zāi)下整體結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行分析,初步建立了扁平類大空間建筑在火災(zāi)作用下的全過程分析方法。

地震會(huì)產(chǎn)生次生災(zāi)害,為解決災(zāi)后避難問題,本文擬對(duì)既有大空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固,根據(jù)pkpm軟件計(jì)算出增大截面法和增設(shè)鋼支撐法對(duì)大空間建筑抗震加固的效果并進(jìn)行分析。通過工程實(shí)例計(jì)算及分析,表明增大截面法無法顯著提高原結(jié)構(gòu)的抗震性能,且不符合綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)理念,而增設(shè)鋼支撐法可明顯提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移能力,故采用鋼支撐加固法對(duì)實(shí)例體育館進(jìn)行加固改造更為科學(xué)可行。

深基坑環(huán)梁支護(hù)結(jié)構(gòu)空間分析方法的研究——引入空間樁單元和空間曲梁?jiǎn)卧?，把深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中的環(huán)梁支護(hù)結(jié)構(gòu)體系假設(shè)為帶樁和環(huán)梁的空間框架。建立了簡(jiǎn)化的三維桿系有限元模型，并編制了相應(yīng)的計(jì)算程序。工程實(shí)例的計(jì)算結(jié)果表明，本文提出的計(jì)算方法較為合理，...

近年來世界各地地震頻繁發(fā)生，震后房屋倒塌損壞嚴(yán)重，人們無處安身避難，會(huì)導(dǎo)致更多的次生災(zāi)害發(fā)生。為解決大

空間預(yù)應(yīng)力索摩擦損失的簡(jiǎn)化計(jì)算方法——文介紹了空間預(yù)應(yīng)力索摩擦損失的計(jì)算公式，并為在空間狀態(tài)下預(yù)應(yīng)力錨索的包角和弧長(zhǎng)計(jì)算，提供了一種簡(jiǎn)潔實(shí)用的計(jì)算方法?！　?/p>

空間預(yù)應(yīng)力束伸長(zhǎng)量的簡(jiǎn)化計(jì)算方法——結(jié)合實(shí)際工程，對(duì)曲線形梁橋空間預(yù)應(yīng)力束的伸長(zhǎng)量計(jì)算進(jìn)行了探討，并針對(duì)目前空間預(yù)應(yīng)力束伸長(zhǎng)量計(jì)算中的不足之處，在同時(shí)考慮豎彎和平彎產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失的基礎(chǔ)上，提出一種簡(jiǎn)化計(jì)算方法，實(shí)踐證明該方法方便有效，計(jì)算精度...

空間鋼作為時(shí)代的代表產(chǎn)物之一，進(jìn)入人們的視線內(nèi)，在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，為滿足人們?nèi)諠u提高的價(jià)值觀和消費(fèi)觀，各企業(yè)不斷進(jìn)行技術(shù)革新和設(shè)備改造，不斷研發(fā)出科技含量高的新材料，在質(zhì)量達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，在美觀效果上大大提高，這時(shí)性能顯著的空間鋼問世，加速了我國(guó)鋼領(lǐng)域的發(fā)展，在國(guó)際上達(dá)到較高水準(zhǔn)。

預(yù)應(yīng)力梁弦結(jié)構(gòu)最佳預(yù)應(yīng)力的非線性分析方法——本文對(duì)預(yù)應(yīng)力空間梁弦結(jié)構(gòu),在考慮幾何非線性影響下的預(yù)應(yīng)力施加優(yōu)化問題進(jìn)行了探討;提出了便于數(shù)值分析的“節(jié)點(diǎn)外力實(shí)功最小”的梁弦結(jié)構(gòu)最佳預(yù)應(yīng)力確定準(zhǔn)則,采用桿系大位移非線性有限元,并參考文獻(xiàn)中的張力系數(shù)法...

對(duì)某大跨斜拉空間結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力拉索施工制定相應(yīng)的張拉方案,通過對(duì)張拉施工過程進(jìn)行仿真計(jì)算,驗(yàn)證了方案的可行性.對(duì)施工過程的監(jiān)測(cè)方法和監(jiān)測(cè)內(nèi)容進(jìn)行研究,以對(duì)施工過程進(jìn)行有效控制.分析表明:預(yù)應(yīng)力施工的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果較吻合,表明結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力施工過程處于可控狀態(tài),計(jì)算模型與實(shí)際工程較為接近,驗(yàn)證了理論分析的可靠性.

對(duì)某大跨斜拉空間結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力拉索施工制定相應(yīng)的張拉方案,通過對(duì)張拉施工過程進(jìn)行仿真計(jì)算,驗(yàn)證了方案的可行性。對(duì)施工過程的監(jiān)測(cè)方法和監(jiān)測(cè)內(nèi)容進(jìn)行研究,以對(duì)施工過程進(jìn)行有效控制。分析表明:預(yù)應(yīng)力施工的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果較吻合,表明結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力施工過程處于可控狀態(tài),計(jì)算模型與實(shí)際工程較為接近,驗(yàn)證了理論分析的可靠性。

利用有限元分析軟件ansys對(duì)容積為10m3、不同寬深比(0.5、1和2)、不同壁厚(12、16、21、27、31和36mm)的中空pvc板材纏繞式水窖進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析,以造價(jià)最低為目標(biāo)函數(shù)對(duì)容積為10m3、寬深比為1、窖壁厚為12mm的水窖進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。分析結(jié)果表明,圓柱形水窖的拉壓應(yīng)力集中在水窖底部,空載為最不利工況;寬深比為2、水窖壁厚為31mm和36mm時(shí),在最不利工況下受到應(yīng)力滿足要求。水窖優(yōu)化設(shè)計(jì)得出,窖壁厚度為12mm,底部增加厚度為27mm,高度為382mm的圍箍,符合強(qiáng)度與剛度要求且造價(jià)最低。以此計(jì)算結(jié)果,可現(xiàn)場(chǎng)制作pvc板材纏繞式水窖。

隨著我國(guó)臨空經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,航空城逐漸成為區(qū)域空間發(fā)展中新的增長(zhǎng)極,推動(dòng)著機(jī)場(chǎng)地區(qū)的城市化進(jìn)程.通過對(duì)國(guó)內(nèi)外航空城的發(fā)展概況進(jìn)行歸納總結(jié),研究航空城在空間演進(jìn)過程中存在的自身規(guī)律,進(jìn)而對(duì)航空城空間結(jié)構(gòu)演進(jìn)過程中的動(dòng)力機(jī)制以及演進(jìn)路徑進(jìn)行詳細(xì)分析,并以上海虹橋商務(wù)區(qū)及其周邊的大虹橋區(qū)域?yàn)槔M(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證.

空間結(jié)構(gòu)中的混沌現(xiàn)象——文中介紹了結(jié)構(gòu)工程中長(zhǎng)期困擾科技工作者的一些理論和實(shí)際問題,這些問題的提出已有二百多年歷史。但多年來一直未能好解決且疑竇叢生。如結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題,理論上能解決的只是簡(jiǎn)單構(gòu)件和典型的連續(xù)體板殼的穩(wěn)定問題。實(shí)際工程中復(fù)雜結(jié)構(gòu)的...