預(yù)應(yīng)力張弦梁設(shè)計理論與施工控制研究.pdf

1、基于模型試驗、有限元分析以及施工監(jiān)控,對預(yù)應(yīng)力張弦梁的設(shè)計理論與施工控制進(jìn)行了較為深入的研究。主要研究工作包括:(1)探討了預(yù)應(yīng)力張弦梁的撓度限值、有效預(yù)應(yīng)力以及下弦鋼索的安全系數(shù)等設(shè)計原則問題,提出了有關(guān)設(shè)計建議。在此基礎(chǔ)上,基于有限元軟件ANSYS對上海源深體育館預(yù)應(yīng)力張弦梁的矢跨比、上弦截面尺寸與鋼索面積等主要設(shè)計參數(shù)進(jìn)行了分析優(yōu)化,并采用一階方法對鋼索的有效預(yù)應(yīng)力進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。以優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)方案為原型,通過縮尺模型試驗和非線性

2、有限元分析,對預(yù)應(yīng)力張弦梁在張拉階段、正常使用階段以及承載力極限階段的全過程受力性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,上海源深體育館預(yù)應(yīng)力張弦梁結(jié)構(gòu)具有良好的受力性能和較大的安全儲備,非線性有限元計算值與試驗結(jié)果吻合良好。
　　 (2)對100m跨預(yù)應(yīng)力張弦式管道的矢跨比、垂跨比以及上、下弦截面等關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)進(jìn)行了有限元分析與優(yōu)化,并對該結(jié)構(gòu)在不同支承條件下的非線性穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。以優(yōu)化后的設(shè)計方案為原型,通過1:15縮尺模型的預(yù)應(yīng)力張拉

3、與加載試驗,進(jìn)一步地研究了張弦式管道的全過程受力性能。結(jié)果表明:半跨荷載工況在張弦式管道設(shè)計中起控制作用;張弦式管道對平面外的幾何缺陷較為敏感,通過合理地設(shè)置側(cè)向斜撐可以保證結(jié)構(gòu)的平面外穩(wěn)定性;有限元計算值與試驗結(jié)果吻合良好。
　　 (3)基于瑞利-里茲法推導(dǎo)了預(yù)應(yīng)力張弦梁在彈性階段的結(jié)構(gòu)變形與內(nèi)力的計算公式以及結(jié)構(gòu)極限承載力的計算公式。與模型試驗結(jié)果以及非線性有限元分析結(jié)果的對比表明,本文公式具有較高的計算精度。
　　

4、 (4)對大跨度預(yù)應(yīng)力張弦梁常見的施工方法及其特點進(jìn)行了總結(jié)與分析。研究了預(yù)應(yīng)力張弦梁的結(jié)構(gòu)找行、下弦鋼索張拉力的優(yōu)化、關(guān)鍵施工狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的受力性能分析與穩(wěn)定性分析等施工控制中的關(guān)鍵技術(shù)問題。在此基礎(chǔ)上,對上海源深體育館預(yù)應(yīng)力張弦梁施工過程進(jìn)行了有限元模擬與施工監(jiān)控研究。結(jié)果表明:上海源深體育館預(yù)應(yīng)力張弦梁結(jié)構(gòu)在施工過程中安全,結(jié)構(gòu)變形與構(gòu)件截面應(yīng)力均滿足設(shè)計要求,受力性能良好。
　　 (5)對已有的雙向預(yù)應(yīng)力張弦梁模型試驗進(jìn)行