预应力钢结构拉索参数的研究进展
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拉索预应力钢桁架体系的研究摘要:拉索预应力钢桁架在传统非预应力桁架结构形式的基础上,沿杆身长度布索或在桁架平面内进行廓内或廓外布索,局部或整体地施加预应力以改善单个或大部分杆件的受力状态以节约钢材。
本文对预应力钢桁架的一般形式、方案优化设计和工程应用方面进行研究关键词:预应力;拉索;钢桁架;方案优化Abstract: the lasso prestressed steel truss in traditional form of prestressed truss structure, on the basis of body along the stem length of cable in truss plane or cloth within the inside or outside the contours of the contours of the cloth cable, the partial or whole to prestress to improve individual or most of the stress of a pole to save steel. In this paper, the general form of the prestressed steel truss optimization design and engineering, scheme in the application for researchKeywords: prestressed; The lasso; Steel truss; Scheme optimization预应力技术最早出现在十九世纪末期,并在钢筋混凝土结构中广泛应用。
其基本原理是在结构中引入初始应力,扩大构件的弹性工作范围,籍此提高结构的承载力和刚度,从而改善结构的受力性能. 预应力技术在钢结构中的应用是在此基础上发展而来,它具有优秀的静、动力特性和良好的技术经济指标,可以称得上是当代建筑科学中的最新成就,拥有广阔的发展前景。
浅谈索在预应力钢结构中的设计一、预应力钢结构的常用的布索方式:1.1横架的形式取决于跨度、荷载及功能的要求外,还要考虑预应力的经济效益和工艺可能,一般单跨时采用平行弦精架,制造安装方便(图1 a,b,c,d,e),或采用坡面横架便于排水和施加预应力(图1 g,h,i),跨度较大时采用弧形横架(图1 j),内力分布合理。
预应力索的布置有两种方案,一是局部布索,拉索位于个别杆件上(图1 a,d),预应力只影响布索杆件;二是整体布索,它由分为廊内布索(图1 b,h)和廊外布索(图1 c)两种,张拉钢索时对横架大部分杆件卸载,对小部分杆件增载。
局部布索效果明确,杆件可在工厂预制,工地装配,但锚头增多,节点构造复杂等原因使横架整体经济效益不高。
所以只有当跨度大,荷载重时采用局部布索才是合理的。
整体布索时大部分杆件卸载,预应力工艺简捷,用料少,所以经济效益比局部布索要好。
但它仍对部分杆件增载,所以整体布索方案与横架形式的选择会直接影响横架的总体经济效益。
廊外布索可以增加预应力的力度和效果,在净空允许条件下不失为可供选择的良好方案。
局部布索时一般将索布于受拉杆身,如悬臂横架位于上弦(图1 k),简支横架位于下弦。
跨度大、荷载重时可以重叠布索(图1 e)以节约索材。
连续横架布索一般位于受拉弦杆(图1 f),也可采用整体布索来改善较多杆件的受力条件(图1 I)。
如果条件合适可以采用多次施加预应力方案,经济效益要比单次施加预应力高10%左右。
图1预应力横架形式1.2空间结构空间结构由于结构形式的千变万化,可以采用的施加预应力的方式更加变化多样,下面只列出是比較典型的对网架和网壳施加预应力的两种方式,如图2。
图2预应力空间结构二、索析架分析法预应力钢结构目前所采用的设计方法如上所述,本文将提供一种新的预应力钢结构的分析方法一索析架分析法,该方法将预应力钢结构视为索析架结构,预应力索(直线、折线或曲线)被视为索析架的拉杆,钢析架被视为索析架的压杆,基于结构在塑性极限平衡条件下进行分析,预应力索承担的荷载按索的特性构造确定,钢析架承担的荷载按析架截面构造计算,预应力索和钢析架组合后按两个结构的连接条件进行协调。
空间预应力钢结构拉索等效预张力确定方法研究随着时代的发展,节能减排、节约材料以及高效构建建筑结构已经成为现代建筑领域最关注的话题。
在当今建筑领域中,空间预应力钢结构拉索已经成为一种流行的应用结构。
在使用时,空间预应力钢结构拉索的等效预张力是建筑的关键,而如何确定等效预张力,以及拉索在建筑中的施工方法,成为了当今学术界所关注的话题之一。
本文着重从理论上研究了空间预应力钢结构拉索等效预张力确定方法,从而为建筑设计、施工、养护等提供理论指导。
首先,介绍了空间预应力钢结构拉索技术研究的基本概念,并介绍了预应力拉索的基本构图,梳理了预应力钢结构拉索的特点,以及与传统结构的比较。
其次,分析了拉索施工的应用范围,重点介绍了预应力拉索施工的关键技术及其特点,以及预应力拉索的施工步骤。
其中,介绍了常用的等效预张力确定方法,并阐述了等效预张力确定过程中需要注意的因素。
最后,针对施工中常见的问题提出了改进建议,以保证预应力数值的准确性,最大程度地发挥预应力拉索技术的优势,为现代建筑实践提供有效的技术指导。
综上所述,本文围绕空间预应力钢结构拉索等效预张力确定方法进行研究,介绍了拉索的基本构图以及施工流程,重点介绍了空间预应力钢结构拉索等效预张力确定方法,并对施工中常见问题提出了改进建议,以保证拉索施工的质量,提高工程使用寿命,有助于现代建筑实践。
空间预应力钢结构拉索等效预张力确定方法的研究不仅可以更好地开发空间预应力钢结构的应用技术,而且也可以更好地为建筑设计、施工、养护等提供及时的技术指导。
为了有效开发空间预应力钢结构拉索的技术,未来的工作应重点研究空间预应力钢拉索施工中等效预张力确定方法以及施工方法,及时发现和解决其存在的技术问题,以及其在实际应用中可能会出现的问题,为我国建筑施工提供应用更加有效与精准的技术指导。
预应力钢结构拉索张拉施工工艺探究在钢结构当中,科学使用预应力技术是增加结构刚度的重要手段,并且可在减轻结构自重的同时实现对耗钢量的不断减少,实现对全新结构体系的创造。
在大跨度钢结构效果中对其应用可取得较为明显的效果,在预应力钢结构施工当中预应力施加是最为关键的环节之一,具有一定的作业难度,同时受到复杂锚固节点的影响。
张拉空间狭窄等会给工装设计带来一定的难度与阻碍。
一、预应力拉索张拉工艺安装以及张拉是预应力钢结构拉索施工的两个主要步骤,利用倒链配以简单的工具或者工装实现对相应结构的安装是拉索安装的主要内容。
如果对大规模或者超长拉索进行安装,还需要借助起重机。
各个工程场地条件以及锁的质量之间存在一定的差异性,因此需要结合工程具体情况实现对安装方案的合理制定。
千斤顶以及辅助张拉工装饰拉索张拉所使用的主要内容,从钢绞线群锚拉索张拉方法与普通运预应力混凝土中钢绞线进行比较后可以发现,很多情况不需要对工装进行使用。
成品索是现阶段工程使用最为广泛的一种。
成品索张拉需要在专门设计张拉工装的基础上实现,这也是每个工程所必须面对的问题,尤其是在满足使用条件的情况之下必须对其进行有效简化。
整体同步装张拉主要在较为复杂的结构中进行使用,这需要在同步张拉设备支撑的基础上实现,工装设计也在整体上呈现出较为复杂的状态。
索头形式和尺寸、锚固节点形式和构造尺寸、配套张拉机具以及操作空间等都会在一定程度上对工装设计造成影响,因此必须实现就上述内容的综合考虑,其中最为关键的一种就是索头形式。
根据工装设计原理不同,将索头的基本形式分为两大类:销接连接和螺母旋紧锚固连接。
销接连接是最常用的连接方式,适用于单叉耳式及双叉耳式索头;螺母旋紧锚固连接适用于螺杆式索头或钢棒,如冷铸锚等。
根据索头和锚固节点形式的不同,张拉工装设计及张拉工艺可分为以下几种情况。
1.钢绞线群锚拉索钢绞线群锚拉索的锚头锚固在钢结构端部或混凝土支撑结构上,根据钢绞线的数量和张拉力选择相应规格千斤顶和配套工具锚,然后再进行张拉。
预应力钢结构拉索的可靠度分析与设计指标研究的开题报告一、选题背景近年来,随着建筑技术的不断发展和更新换代,预应力钢结构在建筑领域中得到了广泛的应用。
预应力钢结构采用预应力技术,可以有效地减小结构的自重,提高结构的刚度和稳定性,并且可以在抗震、抗风等方面发挥优异的性能,因此在大型、高层和复杂的建筑中得到广泛应用。
预应力钢结构拉索作为预应力技术的重要组成部分,具有很强的承载能力和优异的抗震、抗风性能,对于保证结构的安全性和可靠性具有重要意义。
目前,国内外对于预应力钢结构拉索的可靠性分析和设计指标的研究仍处于初级阶段,缺乏系统性和针对性的研究成果,因此有必要对预应力钢结构拉索进行可靠度分析和设计指标的研究,为预应力钢结构的设计、施工和使用提供可靠的理论依据。
二、研究内容和目标1.研究预应力钢结构拉索的可靠度分析方法,包括基本原理、理论体系和计算方法等方面的内容。
2.分析影响预应力钢结构拉索可靠度的因素,包括材料性能、受力状态、设计参数等方面的因素,并对其进行系统性的评估和分析。
3.研究预应力钢结构拉索的设计指标,包括强度、稳定性、疲劳寿命等方面的要求,并对其进行优化设计和评估。
4.通过实例分析和对比分析,验证所提出的可靠度分析方法和设计指标的有效性和实用性,并提出实际应用建议。
三、研究方法和技术路线1.调研法:对国内外相关文献、标准和规范进行调研、分析和综合,获取相关知识和信息,并为后期研究提供参考。
2.理论分析法:基于理论模型和受力原理,对预应力钢结构拉索的力学性能和可靠度进行系统性的分析与研究。
3.数值模拟法:采用有限元方法,对预应力钢结构拉索的受力状态和变形情况进行数值模拟和计算分析,获取相关数据和结果。
4.实验验证法:通过实验手段对所提出的理论模型和计算方法进行验证和实际应用效果的评估。
技术路线:调研法→理论分析法→数值模拟法→实验验证法。
四、研究意义和应用前景预应力钢结构拉索作为重要的结构部件,为建筑的安全、稳定和耐久性提供了保障。
预应力钢结构拉索参数的研究进展作者:苟鑫杨思琦来源:《价值工程》2014年第16期摘要:拉索参数的确定是预应力钢结构的关键问题之一。
本文总结了预应力钢结构中拉索关键参数的研究状况,着重分析了存在问题和研究趋势,并结合竖向预应力钢结构体系简要介绍了一种新的拉索参数确定方法。
Abstract: The determination of cable's parameters is one of the key problems for pre-stressed steel structure. This paper summarized the research on cable's parameters in pre-stressed steel structure, and put emphases on the analysis of existing problems and researching trend, then introduced one method to determine cable's parameters for vertical pre-stressed steel structure.关键词:预应力;钢结构;拉索;参数Key words: pre-stress;steel structure;cable;parameters中图分类号:TU394 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)16-0157-030 引言预应力为钢结构带来了巨大的创新潜力,无论对于结构体系形式,还是在提高性能、节省材料等内在品质上,预应力都显示出旺盛的生命力。
预应力钢结构学科从诞生到现在经历了近七十年,从最初的预应力钢梁、钢屋架和钢栈桥等发展到预应力刚架、空间桁架、网架及网壳结构,以及索网、索膜、弦支穹顶等新型结构[1]。
近年来我国预应力钢结构的发展势头尤其迅猛,这既是我国经济发展在建筑领域的外在表现,更是节约能源、降低成本对于建筑结构内在的技术发展要求。
预应力空间钢结构索张拉控制算法及试验研究的开题报告1. 研究背景及意义:预应力空间结构是一种在建筑领域中广泛使用的结构形式,这种结构采用预设往复张拉的高强度钢索,有效地改善了结构的抗震能力和承载能力。
而空间结构中钢索的应用及其张拉控制是影响结构性能和使用寿命的关键因素之一。
因此,如何实现合理的预应力索张拉以及控制钢索的张拉过程是需要深入研究的。
2. 研究目的:本文旨在提出一种针对预应力空间钢结构索张拉控制的算法,并针对该算法进行试验研究,以验证该算法的有效性以及适用范围。
3. 研究方法:通过文献调研,了解预应力空间钢结构索张拉的基本原理及现有的控制算法,分析其优缺点,提出一种改进的控制算法。
在此基础上,利用实验室设备对控制算法进行模拟试验,并通过试验数据对其进行分析及评估。
4. 研究内容:(1) 预应力空间钢结构索张拉的基本原理及现有控制算法的分析。
(2) 针对现有算法存在的问题,提出一种改进的索张拉控制算法。
(3) 利用实验室设备进行模拟试验,对改进算法的效果进行验证。
(4) 对试验数据进行分析及评估,得出改进算法的优劣性。
5. 研究进度安排:第一年:完成预应力空间钢结构索张拉的基本原理及现有控制算法的分析,初步制定改进算法方案,并开始试验设备的选型及采购。
第二年:深化算法设计,进行改进算法的实现及试验研究。
第三年:总结试验结果,撰写论文并进行答辩。
6. 预期成果:(1) 提出一种改进的预应力空间钢结构索张拉控制算法。
(2) 开发出相应的试验设备,完成试验研究。
(3) 得出试验数据分析及评估报告,验证改进算法的有效性。
(4) 撰写论文并进行答辩,获得硕士学位。
7. 研究难点:(1) 预应力空间钢结构索张拉的基本原理及现有控制算法的分析需要具有一定的结构力学及控制理论素养。
(2) 设计改进算法需要对已有算法进行深入剖析,了解其对预应力空间钢结构索张拉影响的特点。
(3) 模拟试验需要考虑多种因素的影响,如环境因素、试验数据的采集等。
•534-建 筑技术Architecture Technology第52卷第5期2021年5月Vol .52 No .5 May . 2021国家会议中心二期屋盖预应力拉索施工关键技术研究于东晖\高晋栋2,堯金金2,张致豪2,司波2(1.北京市建筑设计研究院有限公司,100045,北京;2.北京市建筑工程研究院有限责任公司,100039,北京)摘要:张弦结构是大跨度预应力钢结构的主要形式,其中预应力施工是整体施工的关键步骤。
国家会议中心二期工程屋盖采用预应力张弦拱壳结构,钢结构安装采用“累计滑移为主、吊装为辅”的安装方案;预应力拉索张拉采用分级张拉工艺,以索力控制为主,监测结构变形为辅。
关键词:张弦结构;滑移施工;分级张拉中图分类号:TU 74文献标志码: B文章编号:1000-4726(2021)05-0534-03RESEARCH ON KEY TECHNOLOGY OF PRE-STRESSED CABLE CONSTRUCTIONOF CHINA NATIONAL CONFERENCE CENTER PHASE IIYU Dong-hui1, GAO Jin-dong2, YAO Jin-jin2, ZHANG Zhi-hao2, SI Bo2(1.Beijing Institute of A rchitecture Design Co ., Ltd ., 100045, Beijing , China ; 2.Building Construction Research Institute Co .,Ltd .,100039, Beijing , China )Abstract: String structure is one o f the main forms o f long-span prestressed steel structure, inw hich pre-stressed construction is the key step of overall construction. China National Conference Center Phase II adopts the pre-stressed string-beam structure. The steel structure o f the project adopts the installation schem e o f “cumulative slippage as the main part and hoisting as the auxiliary part”.The pre-stressed cable tensioning adopts the graded tensioning process, cable force control is the main method, and structural deformation monitoring is the auxiliary method.Keywords: string structure; sliding construction; graded tensioningi 预应力拉索安装及张拉施工流程预应力检索屋盖施工流程如图3所示。
预应力钢结构张拉控制技术研究的开题报告一、选题背景预应力钢结构是一种新型的建筑结构形式,具有较高的强度和刚度,经济实用。
然而,在预应力钢结构的制作和施工过程中,预应力钢束的张拉控制技术是其中一个重要环节。
因此,对预应力钢结构的张拉控制技术进行研究,提高钢束的张拉精度和控制能力,可以进一步推广应用预应力钢结构技术。
二、选题意义随着科技的发展和建筑工程的发展,预应力钢结构的应用范围不断扩大。
预应力钢结构的优越性在许多领域都有体现。
然而,预应力钢结构的制作和施工中,张拉控制技术是非常关键的环节。
合理的张拉控制能够保证钢束的精度,提高结构整体的性能。
因此,对预应力钢结构的张拉控制技术进行研究,优化钢束的张拉精度和控制能力,具有重要的实际意义和理论意义。
三、研究内容和目标1. 研究预应力钢结构的张拉控制方法和技术特点,讨论目前存在的问题和不足。
2. 分析预应力钢结构中的张拉控制要素,包括预应力钢束的类型、埋设深度、张拉力的大小和分布等等。
3. 在现有的张拉控制技术的基础上,提出新的预应力钢结构张拉控制方法,优化张拉过程的控制精度和稳定性,实现场地控制和现场监测。
4. 建立数值模型,对新的预应力钢结构张拉控制方法进行验证,评估预应力钢结构的整体性能和安全性。
5. 完成实验室试验,分析数据,总结分析试验结果,为后续工程结构的设计和制造提供参考。
四、研究方法和技术路线该研究通过文献调研和理论研究,与现有工程和实验研究相结合,提出新的预应力钢结构张拉控制方法。
首先,从理论和实践角度分析目前预应力钢结构的特点和存在的问题,分析预应力钢束的张拉控制要素,建立预应力钢结构的数学模型。
然后,提出新的预应力钢结构张拉控制方法,建立预应力钢结构的仿真模型。
最后,进行实验室试验,验证模型结果的可行性,为后续工程结构的制造提供参考。
五、预期成果和应用价值1. 提出新的预应力钢结构张拉控制方法,优化张拉过程的控制精度和稳定性,进一步提升预应力钢结构的性能和安全性。
预应力钢结构拉索参数的研究进展发表时间:2014-11-27T09:27:17.450Z 来源:《价值工程》2014年第6月上旬供稿作者:苟鑫[导读] 基于平衡矩阵理论确定索穹顶初始预应力分布,Pellegrino 和Calladine 上世纪八九十年代做了开创性的工作[2][3]。
Research Progress of Cable's Parameters in Pre-stressed Steel Structure苟鑫淤GOU Xin曰杨思琦于YANG Si-qi(淤中国建筑西南设计研究院有限公司,成都610042;于江苏科技大学土建学院,镇江212003)(淤China Southwest Architectural Design and Research Institute Corp.,Ltd.,Chengdu 610042,China;于School of Architecture and Civil Engineering,Jiangsu University of Science and Technology,Zhenjiang 212003,China)摘要院拉索参数的确定是预应力钢结构的关键问题之一。
本文总结了预应力钢结构中拉索关键参数的研究状况,着重分析了存在问题和研究趋势,并结合竖向预应力钢结构体系简要介绍了一种新的拉索参数确定方法。
Abstract: The determination of cable's parameters is one of the key problems for pre-stressed steel structure. This paper summarizedthe research on cable's parameters in pre-stressed steel structure, and put emphases on the analysis of existing problems and researchingtrend, then introduced one method to determine cable's parameters for vertical pre-stressed steel structure.关键词院预应力;钢结构;拉索;参数Key words: pre-stress;steel structure;cable;parameters中图分类号院TU394 文献标识码院A 文章编号院1006-4311(2014)16-0157-030引言预应力为钢结构带来了巨大的创新潜力,无论对于结构体系形式,还是在提高性能、节省材料等内在品质上,预应力都显示出旺盛的生命力。
预应力钢结构学科从诞生到现在经历了近七十年,从最初的预应力钢梁、钢屋架和钢栈桥等发展到预应力刚架、空间桁架、网架及网壳结构,以及索网、索膜、弦支穹顶等新型结构[1]。
近年来我国预应力钢结构的发展势头尤其迅猛,这既是我国经济发展在建筑领域的外在表现,更是节约能源、降低成本对于建筑结构内在的技术发展要求。
通过拉索实现对钢结构施加预应力,是预应力钢结构中的一个重要群体。
因此,拉索在预应力钢结构中扮演着重要角色,如何确定拉索参数,包括拉索直径及拉索初拉力,成为预应力钢结构关键的学术问题。
1 基于结构拓扑关系袁确定初始预应力分布模态的研究近20 多年,预应力空间钢结构的研究和应用一直是热点;其中拉索的初始预应力分布模态是一个关键问题;国外起步相对较早,近10 年则以国内为主。
基于平衡矩阵理论确定索穹顶初始预应力分布,Pellegrino 和Calladine 上世纪八九十年代做了开创性的工作[2][3]。
2001 年,袁行飞、董石麟[4]针对Geiger 提出的索穹顶体系,从其特有的杆件拓扑关系入手,提出了整体可行预应力概念,即“杆受压、索受拉;同类杆件初始内力相等;满足整体自应力平衡”,依据该准则确定初始预应力分布,进而利用优化方法求解预应力水平系数,获得索穹顶的最终预应力。
2003 年及2004 年,分别根据肋环型索穹顶和葵花型索穹顶的结构特征,从节点平衡入手,推导出初始预应力分布的快捷估算公式[5] [6]。
2007 年,基于上述整体可行概念,Yuan 等[7]提出了一种能够求解各种索穹顶结构的整体自应力模态方法(DSVD 法),并对具有多个整体自应力模态的索穹顶结构,以外圈环索初内力最小为目标、以各模态组合系数为参数进行优化,获得最终预应力。
2010年,Wang 等[8]考虑拉索自重,对Geiger 索穹顶的上述预应力分布简化计算理论进行了完善。
通过上述研究,可以比较方便的确定拉索预应力分布,而且具有明确的结构概念,利于定性判断,纵观上述研究还深刻体现了“提出一般概念和准则寅个体研究寅归纳更普遍的方法”这样一条螺旋递进思路;但上述文献同时指出,最终的预应力度则需要根据后续各荷载工况进行优化分析来确定,并研究了不同优化模型和算法。
2010 年,刘学春、张爱林[9]首次将粒子群优化算法引进到预应力钢结构优化中,考虑荷载多工况作用,对几何形状、预应力度、截面尺寸实现同步优化,研究成果应用于2008 奥运会羽毛球馆。
通过优化分析确定拉索截面和预拉力,是一种方法,并具有精确性。
但是优化工作量较大,特别是难于反映拉索参数与结构性能的影响关系,或者说难以定性甚至简捷的定量确定拉索参数。
类似于索穹顶初始预应力分布模态的定性或简捷定量的确定方法研究,关于弦支穹顶预应力值的这种确定方法也得到了一定研究。
2003 年,康文江、陈志华等[10]针对Lamella 弦支穹顶的拓扑关系及目标工况的竖向静载受力特点,根据力的节点平衡,推导出拉索内力预估公式,继而再通过目标工况的静力、动力分析,迭代修正,获得最终拉索预拉力。
2010 年,Cao 等[11]提出通过局部分析法,利用节点内力平衡关系,获得弦支穹顶的自应力分布模态;再根据弦支穹顶的构成关系、支座反力、节点内力平衡以及风载作用引起的拉索松弛效应等,综合确定拉索预拉力。
然后按照设计规范,通过静力、动力分析,修正拉索预拉力。
根据上述研究成果,在实际工程的方案或初步设计中,可以比较方便的确定拉索预拉力值。
但是很显然,上述确定方法还仅是依据荷载规范的目标工况,主要针对竖向静载,通过节点内力平衡关系,建立的拉索预拉力确定方法。
至于工况过程中(比如存在竖向活载;或在竖向荷载基础上施加水平荷载等)对于拉索预拉力取值的影响;其他结构性能指标(比如刚度、稳定等)如何制约拉索预应力取值准则等缺乏研究;超越目标工况的后期行为更难以反映。
要害在于拉索的作用缺乏深刻研究。
2 基于参数分析袁确定拉索参数的研究上述研究是从结构的拓扑关系及力的平衡,确定预拉力等参数。
通过参数分析,研究拉索直径及预拉力变化对于结构性能的影响,从而确定拉索参数,同步获得了较多研究。
2002 年,Chan Siu-Lai,舒赣平等[12]通过简单模型理论推导及数值分析;2008 年,R.R.de Araujo 等[13]通过缩尺模型试验和数值分析,研究了拉索撑杆式钢压杆初始缺陷、预拉力、撑杆刚度等对于极限承载力的影响关系,并以“极限承载力最大”为准则获得最佳初始预拉力。
通过预拉力与某性能指标(构件极限承载力)的关系,建立预拉力的准则,无疑为其他预应力构件、甚至预应力结构提供了良好思路。
2001年,田畑博章、岡田章、斎藤公男[14]针对第一类张拉整体桁架拱,构建了一种简单模型,设定三种预拉力值级别,对比分析了该模型的受力性能,包括各杆件内力、控制点挠度、以及自振频率等基本动力特性。
2006 年,唐红等[15]针对武汉体育中心体育馆张弦天穹网壳,依据“通过控制预应力拉索的变形来控制网壳的变形”,进行预应力设计,对拉索与网壳进行整体非线性分析,确保各组合工况下拉索目标内力与初始预拉力相等,从而控制了拉索变形。
该文提出了一种示范性的实际设计过程,但分析工作量巨大。
2008 年,任俊超、张其林等[16]针对郑州会展中心的斜拉式张弦桁架结构,利用ANSYS,间隔变化预拉力值,研究预拉力值与结构稳定安全系数以及屈曲模态的关系,认为预拉力值对结构稳定性能的影响比较复杂,无明显规律。
2009 年,Xue 等[17]针对上海Yuanshen 竞技场张弦梁结构,利用ANSYS,对矢跨比、梁截面尺寸、拉索直径等参数,通过间隔变化这些参数的取值,获得了适合于该工程的参数;进一步对拉索预拉力值,利用ANSYS 优化功能,进行了优化分析。
认为拉索预拉力取值准则为:使恒载作用下张弦梁的最大挠度尽可能小。
关于预应力空间结构中预拉力值对于结构性能的影响研究,上述研究具有前阶段的典型特征,即针对具体工程或具体的结构形式,通过一定的数值分析方法,以某几种最不利工况(一般按照荷载规范确定),在弹性范围内研究预拉力值与结构性能的影响关系,从而指导该工程设计、施工。
由于预应力空间结构的复杂性,具有普遍适用性的,哪怕是适用于某一类预应力空间结构的,拉索参数取值准则及影响规律尚未获得。
要害在于针对具体工程进行数值分析,获得的参数影响规律缺乏理论支撑,普遍适用准则难以获得。
3 考虑弹塑性的参数分析袁确定拉索参数的最新进展随着分析技术的提高以及计算机硬件发展,近年关于预应力空间结构的塑性分析开始展开。
2007 年,孔丹丹、丁洁民[18]针对三个不同形式的张弦空间结构实际工程,以恒定的拉索直径和预拉力,对它们进行了弹塑性全过程非线性分析,讨论了屈服机制、失效机制。
并以目标工况,对简化的张弦网壳进行了参数分析,分析了撑杆高度、预拉力大小、荷载对称性等对张弦网壳极限承载力的影响。
2008 年,河野俊作、岡田章等[19]针对原先按照弹性设计的张弦结构(已建成),按照日本保有水平耐力概念,根据静载增分解析获得的恢复力模型,分别采用地震动时程分析和质点模型等价线性化法,进行了罕遇地震弹塑性分析,验证了上述结构满足现行日本规范。
值得特别指出的,2010 年,D.Yan 等[20]利用塑性极限分析方法,通过设定合理的破坏机制,根据能量平衡原理,研究了单塔斜拉桥的冗余度。
该文为考虑弹塑性,深入研究预应力钢结构拉索参数的确定方法,提供了一种思路。
塑性发展过程中拉索的作用、拉索参数变化的影响尚未研究,至于根据塑性状态下的结构特征如何确定拉索直径及预拉力更是未见报道。
综合上述预应力钢构件及预应力空间结构,关于拉索直径及预拉力参数确定方法的研究,可以发现:淤拉索预应力研究相对较多,但拉索直径则研究较少。
存在问题:对于超静定结构,拉索直径对于结构的刚度、构件内力分配等都有重要影响,而且拉索直径与预拉力值实际是相互关联。