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

2、有限元分析,對預應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行了研究。結果表明,上海源深體育館預應力張弦梁結構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果吻合良好。
　　 (2)對100m跨預應力張弦式管道的矢跨比、垂跨比以及上、下弦截面等關鍵設計參數(shù)進行了有限元分析與優(yōu)化,并對該結構在不同支承條件下的非線性穩(wěn)定性進行了研究。以優(yōu)化后的設計方案為原型,通過1:15縮尺模型的預應力張拉

3、與加載試驗,進一步地研究了張弦式管道的全過程受力性能。結果表明:半跨荷載工況在張弦式管道設計中起控制作用;張弦式管道對平面外的幾何缺陷較為敏感,通過合理地設置側向斜撐可以保證結構的平面外穩(wěn)定性;有限元計算值與試驗結果吻合良好。
　　 (3)基于瑞利-里茲法推導了預應力張弦梁在彈性階段的結構變形與內力的計算公式以及結構極限承載力的計算公式。與模型試驗結果以及非線性有限元分析結果的對比表明,本文公式具有較高的計算精度。
　　

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