预应力钢结构的索力模拟分析方法
在役预应力结构有效预应力检测方法研究
在役预应力结构有效预应力检测方法研究
预应力结构是现代工程结构中常用的一种结构形式。
预应力结构通常在施工时采用钢丝或钢杆等预应力材料施加预应力，从而使结构产生爆发力，并提高结构的耐久性和承载能力。
因此，预应力结构的有效预应力检测对于结构的安全、可靠运行至关重要。
目前，预应力结构的有效预应力检测方法主要包括两种方法：无损检测法和破坏性检测法。
无损检测法是指通过对结构表面进行实时监测，从而实现对预应力结构有效预应力的检测。
该方法包括电阻应变法、电阻应变法、超声波法和雷达法等。
其中，电阻应变法和电容应变法是比较常见的预应力结构有效预应力检测方法。
电阻应变法是通过将电阻式应变计贴在表面上，利用预应力材料受力变形引起电阻值的变化，从而实现预应力的检测。
电容应变法则是利用整个结构构成电容器，当预应力材料受力变形时，会引起整个结构中介质的电容值的改变，从而实现预应力的检测。
破坏性检测法是指对预应力结构进行破坏性试验，从而实现有效预应力的检测。
该方法包括张拉试验、锚固力试验和断裂试验等。
破坏性检测法虽然能够较全面地了解结构的预应力情况，但其破坏性质也使得该方法不适用于工程现场的实时监测。
在实际应用中，可以根据具体情况选择合适的预应力结构有效预应力检测方法，同时也需要结合其他方法对预应力结构进行全面的监测和分析，以确保结构的安全、可靠运行。
预应力检测意义、方法及原理
埋入式锚索在岩体支护、预应力结构中得到了极其广 泛的应用。然而，在施工过程中，由于种种原因，普遍 存在着张力不足的问题。此外，在个别工程中，存在钢 绞线不连续的现象（如下图），其张力严重不足。从而 极大地威胁桥梁的安全。
埋入锚索与空悬锚索的边界条件有很大的不同，而且 埋入式锚索无法对内部锚索激发自由振动，只能通过对 锚头或露出锚索激振。因此，单纯依靠频率的测试方法 有非常大的缺陷，严重影响了测试范围和测试精度。
钢绞线不连续的状况
■ （4）检测意义-桥的索力
1
检测意义
斜拉桥、吊桥和中、下承式拱桥等结构以其良好的跨越 能力和优美的造型受到设计者青睐。在其施工及成桥后的维 护中，拉索与吊杆的索力测试将贯穿整个过程。
作为桥梁结构的传力构件，吊杆的损坏会对桥梁结构产 生灾难性的后果。能否准确的识别吊杆索力对吊杆拱桥的施 工及运营阶段都有着非常重要的工程意义。
■ B锚杆张力测试方法
2
检测方法
目前，作为测试张力的方法主要有频率法、拉拔试验和预置张力计。频率法与拉拔试验结合，
可以取长补短，较为圆满地解决张力检测的问题。
方法
优点
缺点
拉拔试验
测试原理简明 可测试单束钢绞线的张力
预置张力计、 可连续监测 应变计、磁 通量
振动频率法 测试方便、快捷，可大量检测； 也可适用于已灌浆孔道；
■ A桥的索力测试方法4
2
检测方法
磁通量法：在拉索或吊杆中放置电磁传感器，通过其磁通量的变化来测定张力；
磁通量法测索力的原理为∶当给磁通量传感器通入电流时，在激磁线圈中会引起 磁化力。根据电磁感应原理，就会在构件纵向产生磁场，进而在测量线圈中产生 感应电压。当磁心的磁通量渗透变化时，输出电压也就会相应发生变化，所以， 可通过输出的电压值，就可以测得磁心的外加力。
预应力建模(曲线预应力索和直线预应力索)
2 独立建模耦合法该法的基本思想是实体和力筋独立建几何模型，分别划分单元，然后采用耦合方程将力筋单元和实体单元联系起来，这种方法是基于有限元模型的处理。
其基本步骤如下：①建立实体几何模型（不考虑力筋）；②建立力筋线的几何模型（不考虑体的存在）；③将几何模型按一定的要求划分单元（这时也是各自独立的）；④选择所有力筋线；⑤选择与上述力筋相关的节点(nsll命令)，并定义选择集；⑥将上述力筋节点存入数组；⑦选择所有节点，并去掉⑤中的节点集(这时是除力筋节点外的所有节点)；⑧按力筋节点数组搜寻所有最近的实体节点号，并存入数组中；⑨耦合力筋节点与最近的节点，一一耦合(cp命令)（不能使用cpintf命令，这样可能耦合其它节点，且容易不耦合）⑩选择所有，并施加边界条件和荷载，可以求解了。
这种方法建模特别简单，耦合处理也比较简单(APDL要熟悉些)，缺点是当实体单元划分不够密时，力筋节点位置可能有些走动，但误差在可接受范围之内！这种方法是解决力筋线形复杂且力筋数量很多时的较佳方法。
预应力简支梁弹性分析--体线独立耦合法示例!-----------------------------------------/prep7eg=2e5ag=140eh=4e4r0=9345yyl=200000et,1,link8et,2,solid95r,1,ag,yyl/eg/ag*1.036258r,2mp,ex,1,egmp,prxy,1,0.3mp,ex,2,ehmp,prxy,2,0.2blc4,,,100,200,3000/view,1,1,1,1/ang,1vplot!------------定义力筋线ksel,all*get,kp0,kp,0,num,maxlsel,nonek,kp0+1,50,160k,kp0+2,50,160,3000k,kp0+3,50,800,1500 larc,kp0+1,kp0+2,kp0+3,r0 kdele,kp0+3*get,line1,line,0,num,min !-------------定义约束lsel,s,loc,z,0lsel,r,loc,y,0dl,all,,uylsel,s,loc,z,3000lsel,r,loc,y,0dl,all,,allallsel,all!-----------单元划分lsel,s,,,line1latt,1,1,1lesize,all,,,50lmesh,allvsel,allvatt,2,2,2lsel,s,loc,z,0lsel,r,loc,y,10,140 lesize,all,,,8lsel,s,loc,z,0lsel,u,loc,y,10,140 lesize,all,,,4lsel,s,loc,y,0lsel,r,loc,x,0lesize,all,,,50vsweep,allallsel,all!耦合自由度lsel,s,,,line1nsll,s,1cm,cmljnod,node*get,max1,node,0,count *dim,ojd,,max1*dim,jd,,max1*get,nod1,node,0,num,min ojd(1)=nod1*do,i,2,max1ojd(i)=ndnext(ojd(i-1))*enddoallsel,allnsel,allcmsel,u,cmljnod*do,i,1,max1nod1=ojd(i)j=nnear(nod1)jd(i)=j*enddonsel,allji=1*do,i,1,max1cp,ji,ux,ojd(i),jd(i) cp,ji+1,uy,ojd(i),jd(i) cp,ji+2,uz,ojd(i),jd(i) ji=ji+3*enddoallsel,allji=i=max1=nod1=ojd=jd=j=ag=eg=eh=kp0=r0=yyl=line1=finish/solusolvefinish/post1pldisp,1etable,sigi,ls,1 plls,sigi,sigi,1/prep7*SET,eg,2.95e5 !钢束弹模*SET,ag,139 !钢束面积*SET,eh,3.45e4 !混凝土的弹模*SET,r0,9345 !曲线钢束的半径*SET,yyl,180000 !钢束的预应力大小et,1,link8 !定于预应力钢束单元类型为link8et,2,solid95 !定义混凝土单元类型为solid95r,1,ag,yyl/eg/ag*1.1194364!定义单元实常数，对于link8单元为钢束面积、以及钢束的初始应变（除模拟预应力张拉还会用于应力刚度矩阵的计算）r,2 !solid95的单元实常数仅为x轴的调整，并且该实常数仅仅在单元坐标系统选择为1的时候填写。
预应力钢结构斜拉索的拉索与张拉方法的探讨
图３ 工 况１ ２ 曲率模 态和 曲率模 态差曲 线 、的
存在 ２ 处损 伤 时 ， 损伤 位 置仍然 准确 被 识别 出来 ， 明 多 说 处损 伤 对 曲率 模 态 的识 别 效 果 并不 相 互冲 突 影 响 。 因 此 ， 需获 取 结构 的低 阶模 态 信 息 ， 用损 伤 前后 的 曲 只 利 率模 态差 就可 以 比较 准确 的对 梁式进 行损 伤 定位 。
（ 禹丹江， 淮． ４ ） 陈 桥梁损伤检测 的曲率模态方法探讨 （ 刘效尧， ５ ） 蔡键， 刘晖． 桥梁损伤诊断
一
２ — ０
维普资讯
广东材 ２０ 年第 ８ ０６ 期
固。
研究与探讨
销接 连接 为最 常见 的连 接方 式 ， 有单 耳式 和双 耳式 索头两种 。 由于 索头大 而重 （ 索体 规格 有关 ） 不 论采 与 ， 取 上述 何种挂 索方 式 ， 引索 的索夹 应距 索头 约 ｌ ， 牵 米 将 索头牵 引至 安装位 置时 ，用 ２ 台葫芦 接 引索夹 并作 左右
成 的 张弦桁架 （ 结构 ： 斜拉 索 吊拉结 构 。不 同的预 梁） ③ 挂索 安装分 为２ 个阶段 ，即上 索头 就位 连接 及下 索 应 力钢 结构 形式有 不 同的挂 索与 张拉 方法 ， 别是 对 于 头 就位 连接 阶段 。 特 上索 头 的就位 连接 又包 括放索 之后 索 斜 拉 索 吊拉 结构 ， 其挂 索 高度 高 ， 拉 条 件 也较 其 它 结 体 的垂 直运 输及 上索 头与桅 杆节 点连 接２ 过程 。 １ 张 个 第 阶 构 更 为复杂 ， 如何针 对此 类结 构 的特 点采 用合 理 的挂索 段 要 解 决 的主 要 问题 是 采 用何 种 垂 直运 输 手段 来 实现 与张拉 方法 是成 功安装 的关键 。 索 体 的运 输 ， 以及 如 何实现 索头 与节 点 的连 接 。 ２ 段 第 阶 解 决 下索头 的牵 引就 位及 索头连 接 。
基于全结构施工过程的索结构整体自平衡预应力找力分析方法与相关技术
本技术介绍了一种基于全结构施工过程的整体自平衡预应力找力分析方法,根据整体预应力自平衡条件，合理区分预拉构件、预压构件和普通构件；按照目标位形建立包含施工临时构件的全结构分析模型，采用迭代分析，在一次迭代过程中依次连续非线性分析零状态工况和施工过程工况，然后更新预应力，迭代直至成型态满足收敛条件。
其中零状态结构应静定或尽量接近静定，使其中预应力能尽量自由释放；预应力构件的预应力更新为成型态的轴应力。
该方法一体化整合成型态找力、零状态找形和全结构施工过程分析，同时得到了零状态位形、结构预应力和施工过程状态；预应力构件包括预拉构件和预压构件，预应力流途径为闭环，实现整体预应力自平衡；迭代过程中无需更新分析模型位形；基于正算法进行施工过程分析，与施工步骤顺序一致。
技术要求1.一种基于全结构施工过程的索结构整体自平衡预应力找力分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一：分析准备：(11)确定索结构成型态目标位形及其对应的外载；(12)根据整体预应力自平衡条件，合理选择预拉构件和预压构件，其他为普通构件；(13)确定用于施工过程分析的关键施工步骤；(14)根据施工步骤，合理选择零状态找形构件，形成零状态结构；步骤二：建立结构分析模型：(21)按照成型态目标位形建立全结构分析模型，其中包含施工所需的临时构件；(22)施加边界约束条件；步骤三：预应力迭代初值：对预应力构件赋预应力迭代初值，其中预拉构件赋预拉应力，预压构件赋预压应力；步骤四：连续工况非线性分析：(41)零状态找形分析；激活零状态找形构件，杀死其他构件，得到零状态结构，在无外载条件下，求解零状态结构，其中预应力释放产生结构位移，得到零状态位形；(42)施工过程分析；基于第1步工况的基础上，根据施工步骤，采用生死单元技术逐步激活或杀死结构构件或临时构件，施加相应的重力荷载和其它外载，直至成型态；步骤五：迭代收敛判断；若成型态满足收敛条件，则达到目标状态；否则，更新预应力构件中的预应力值；步骤六：预应力更新；将成型态下预应力构件的轴应力作为新的预应力施加在预应力构件上；迭代重复连续工况非线性分析和预应力更新，直至成型态满足收敛条件。
关于预应力钢结构拉索的张拉方式探析
工技术,2011,40(342)：102-108.
[2]杨会杰.预应力钢结构拉索的可靠度分析与设计
指标研究[D].天津：天津大学.2007.
（作者单位：中建八局第三建设有限公司 210046）
68
关于预应力钢结构拉索的张拉方式探析
On Stretching Mode of Prestressed Steel Structure Cable
■ 房 飞 卫千峰 孔 健 ■ Fang Fei Wei Qianfeng Kong Jian
[摘 要] 预应力钢结构拉索在工程中有着十分重要的应 用。本文主要以大空间、大跨度为例，分析了预应力钢结 构拉索的相关性能和分类，同时对钢结构的张拉方式进行 了探析，以供相关研究人员参考。
应力。
一、 预应力钢结构拉索的分类及性能
1. 预应力钢结构拉索的分类
当前我国拉索按照悬挂方式和结构形式主要分
为三类，分别是悬索结构、索与空间钢桁架结构形
成的张弦桁架结构和斜拉索吊拉结构。各种结构有
着不同的结构特点，其结构形式不同张拉方式也不
表 1 钢拉杆的抗拉强度设计值
345
460
195
255
2. 上索头就位安装
1. 张拉设备 张拉设备的选用和索体的连接方式及节点构造 有着很大关系。常见拉索的张拉主要通过千斤顶卡
浅谈索在预应力钢结构中的设计
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。
考虑轴向荷载影响的预应力单索静力解析方法
在理论分析中，假定索为理想弹性索[5―6]，即： 1) 索是理想柔性的，既不能受压，也不能抗弯；2) 索 的材料符合虎克定律；另外还假定，3) 竖索挠曲变 形总保持在小垂度范围内。
尹凌峰(1974―)，男，江苏泰州人，副教授，博士，从事空间结构工程研究(E-mail: eking@)； 单 建(1946―)，男，江苏泰州人，教授，博士，从事空间结构工程研究(E-mail: shanjian@)； 唐 敢(1976―)，男，江苏扬州人，副教授，博士，从事空间结构工程研究(E-mail: tanggan@)； 黄 玮(1982―)，女，福建福州人，博士生，从事空间结构工程研究(E-mail: huangwei_jeff@).
analytic method; deformation compatibility equation
———————————————
收稿日期：2010-07-13；修改日期：2011-01-10 基金项目：国家自然科学基金项目(51008067)；江苏省六大人才高峰项目 作者简介：*翁振江(1980―)，男，湖北蕲春人，博士生，从事空间结构工程研究(E-mail: zhenjiang001@)；
1 分析方案与基本假定
双向均布荷载作用下单根预应力索结构，即一 根两端固定且施加预应力的钢索，同时受垂直于索 轴线的横向均布荷载 qz 和沿索轴线方向的恒荷载 qy 作用。在不同阶段，索上的荷载不同，且索在 2 个 方向均存在不可忽略的位移。因此，位移函数难以 简单地显式表达，不便于该问题求解。
为简化分析，依据单索幕墙各施工阶段荷载状态 不同将双向荷载下预应力索的位移分为 3 个阶段：
空间预应力钢结构拉索等效预张力确定方法研究_王永泉
Abstract： To accurately analyze the prestressed construction process of spatial prestressed steel structure with the multiplefactor nonlinear coupling effects considered，the determination methods for the most active parameter—the cable force are compared and improved． The concept of equivalent pretension of cable is provided，and it is pointed out that the equivalent pretension is more stable compared to the cable force during the whole prestressed construction process． The direct method and iterative method are compared according to their advantages and disadvantages，and the results show that the iterative method is more suitable for strong nonlinear spatial prestressed steel structure． To determine the equivalent pretension based on the initial design state，the incremental ratio method，quantitative ratio method，compensation method，and the degradation compensation method are derived，and the corresponding basic assumptions and iteration formulas are also provided． As for iteration divergence problem associated with the ratio method and slow iteration problem associated with the compensation method，a hybrid method of incremental ratio method and degradation compensation method is proposed，and the corresponding iterative process is also given． Finally，based on Jinan Olympic Sports Center Gymnasium steel roof，the accuracy and effectiveness of various methods are verified． Keywords： spatial prestressed steel structure； equivalent pretension； quantitative ratio method； incremental ratio method； compensation method； degradation compensation method； hybrid method Email： wyq_seu@ 126． com ， 预应力施工的直接目标就是实现设计初始态 要求的索力和结构位形， 而在预应力施工全过程中结 力 构的杆件应力状态和空间位形不断发生变化 ， 可见预 与普通空间钢结构相比， 空间预应力钢结构中引 入了预应力拉索， 并通过张拉拉索在结构中建立预应
空间预应力钢结构拉索等效预张力确定方法研究
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。
交叉张弦桁架预应力施工过程分析与索力实测
Ｔａ ｎ ｇ Ｌｅ ｉ Ｌｕ ｏ Ｂｉ ｎ Ｄｉ ｎｇ Ｍｉ ｎ ｇ ｍｉ ｎ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｔ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ， Ｎａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ９ ６ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｓ ｔ ｒ ｉ ｎｇ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｈ ｏｄ ｔ ｉ ｓ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎａ ｂ ｌ ｅ ． Ｓｉ ｍｕ ｌ ｔ ａ ｎ ｅ ｏ ｕ ｓ ｌ ｙ，ｔ ｈｅ ｆ ｅ ａ ｓ ｉ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｏ ｕ ｔ — ｏ ｆ － ｐ ｌ ａ ｎ ｅ ｒｅ ｆ ｑ ｕ ｅ ｎｃ ｙ ｔ ｅ ｓ ｔ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ ｆ ｏ ｒ ｃ ａ ｂ ｌ ｅ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｗａ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ． Ｔｈｅ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｓ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｐ ｒ ｅ ｓ ｒｅ ｔ ｓ ｓ ｅ ｄ ｃ ａ ｂ ｌ ｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ ｄ ｕ ｉｎ ｒ ｇ ｔ ｈ ｅ ｔ ｗｏ
汤 磊 罗 斌 丁 明珉
（ 东南大学土木工程学 院 ， 南京 ２ １ ０ ０ ９ ６ ）
摘 要 ：为精 确 控制 交叉 张 弦桁 架预 应 力施 工过 程 中的拉 索张拉 ， 以鄱 阳湖模 型试 验研 究基地 后
续工程 模 型试验 大厅 钢 屋盖 为研 究对 象 ， 对 比分 析 了交 叉 张 弦桁 架 的单 榀 或整 体 张拉 方 法 以及 平 面 外稳定 性． 分析 结果 表 明 ， 单榀 交 叉张 弦桁 架具 有 良好 的平 面 外稳 定 性 ， 单榀 张 拉不 仅 能在
预应力索结构施工工艺及索力测定的研究
预应力索结构施工工艺及索力测定的研究姚裕昌孙坚张桂先（深圳市三鑫特种玻璃技术股分，深圳518054）提要：预应力索结构是一种轻质、高强的现代结构，但它的施工工艺也比较复杂，要求比较严格。
本文从索力测量的特殊性和索力测定仪的研究开发着手，对这种结构的施工工艺提出了建议和行之有效的一套做法，可供同行参考。
关键词：预应力索结构索力测定引言预应力索结构是一种轻巧、高强、高效和高技术含量的现代结构，它是点支式玻璃幕墙、玻璃采光顶和张拉膜蓬盖等轻型外围护建筑的理想支撑结构体系。
它的外形轻巧，布置灵活，受力合理；它巧妙地将结构的力学美和建筑形体的艺术美有机地融合在一路，具有强烈的时期气息，深得国内外建筑师和广大人民群众的喜爱。
伴随着点支式玻璃幕墙、玻璃采光顶和张拉膜蓬盖等建筑的进展，预应力索结构也取得了快速的进展。
但这种结构的设计施工难度大，专门是施工进程中对结构的形态操纵是一个难点。
预应力索结构在施工安装时必需施加预应力才能成形。
结构尚未经受荷载时既要保证结构的几何形状符合设计要求，又要使索中预应力值也符合设计要求，这是有必然难度的。
依照点支式玻璃幕墙和采光顶中索结构的工程实践，当前预应力索结构施工中存在两种误区。
一种是只注意了结构几何形状的初步操纵，勉强将预应力索安装上，将索结构的外形尺寸大体调整到位，就算完成任务，而未对索力进行有效操纵，给工程质量留下了隐患。
另一种误区是轻忽了索结构及其张拉工艺的特殊性，将预应力索与钢筋混凝土结构中的预应力筋一样看待，把钢筋混凝土结构中与张拉方式、锚固方式、工作条件等情形相对应的各类预应力张拉损失照搬到索结构的设计、施工中来，弄得过于复杂，使设计施工人员感到困惑，难于操作，有碍预应力索结构技术的推行。
本文从预应力索结构的大体原理动身，另辟蹊径从钢拉索索力测定仪的研究开发着手，并结合索端构造和张拉方面等特点提出了反复张拉、慢慢到位的预应力施工工艺，从而使预应力索结构的施工操纵变得十分方便，容易操作，容易监理，也更方便利用单位的治理和保护，有利于预应力索结构技术的推行。
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
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。
钢结构施加预应力的方法有哪些
钢结构施加预应力的方法有哪些
一是钢索张拉法，在钢结构公司的结构体系中布置索系，通过千斤顶张拉索端，因而在结构中产生卸载应力而受益。
这是国内外应用广泛、技术成熟的一种工艺。
但索端须有锚头固定，增大材耗，除需要张力设备等外，还需要加大施工成本。
二是支座位移法，在连续梁、刚架和其它超静定结构中，人为地强迫支座位移（垂直或水平移位），改变支座设计位置，可调整内力，降低弯矩峰值，减小结构截面面积。
这种方法可节省钢索、锚头等附加材耗及张拉工艺，适用于地基基础较好的工程。
三是弹性变形法，钢材在弹性变形条件下，将组成结构的杆件和板件用焊接或螺栓连成整体。
在卸除强制外力后，结构内出现恢复力产生的有益预应力。
四是手工简易法，用于中、小跨钢结构设计工程中施加张力不大的情况下。
譬如，依靠拧紧螺母张拉拉杆，用正反扣螺栓横向推拉拉索产生张力等。
此法工艺简易可行，便于推广，适用于缺少机械设备的广大地区。
体外预应力加固张拉控制应力较低的原因及索力测试方法
听课报告——体外预应力加固张拉控制应力较低的原因及索力测试方法通过桥梁检测与养护课程加固部分的学习，我学到了许多加固措施以及目前加固工作的重要性和技术性。
通过本部分的学习，不仅掌握了一些常规的加固方法和注意事项，了解了更多的现实与理想的差距，而且看到了未来加固行业的重要作用和艰巨任务。
一、体外预应力筋应力的测试及应力增量计算方法体外预应力筋应力的测试具有重要的意义，通过应力的测试可以知道力筋的应力损失情况，并由此计算得出目前结构的整体应力状态，进而检验其是否满足结构的承载能力和正常使用极限状态。
然而对体外预应力筋的应力测试的方法却不是很多，因为其应力较大，且在工作状态下检测设备不方便工作。
在刚加固完时的体外预应力筋的应力是很容易求得的，因为张拉力筋时可以通过张拉设备读出其拉力值，进而由应力的定义可以方便的求出刚加固完成时的平均应力值，再通过整体计算和局部计算检验加固效果。
但是，随着时间的推移，预应力筋中的应力会逐渐损失，如前面第一部分讨论的种种损失因素。
在加固一段时间后，体外预应力筋的应力值发生变化，要评定桥梁的应力状况，就需要重新测量力筋中的预应力损失，再由测得的应力值分别按照持久状况承载能力极限状态、持久状况正常使用极限状态、持久状况和短暂状况应力进行整体计算；以及对转向构造进行承载力和抗裂性计算、锚固区的承载力和抗裂性计算、持久状况下的其他局部构件的承载力计算。
通过凌老师课堂上的讲解，问题的提出以及恰到好处的引导，学生我结合本科力学的知识以及桥梁方面的知识，从理论的角度构思出以下的检测体外索的预应力的方法。
1.静力平衡思想如图1所示的状况，体外预应力筋束在梁底平行穿过，假设不考虑多束预应力筋之间的定位装置，即各力筋在两端转向块之间被绷紧且没有什么限制，力筋此时被拉直。
图 1 多束力筋在梁底平行穿过 由于加固中体外预应力筋的应力并不像新桥初建时的应力，其应力值一般不大，故可采用一定措施使其产生微小弯折。
钢结构的模拟分析
钢结构的模拟分析钢结构是一种常见的用于建筑和桥梁等工程中的结构形式，它具备高强度、耐腐蚀等优点。
为了确保钢结构的安全性和可靠性，模拟分析成为一种重要的手段。
本文将探讨钢结构的模拟分析方法以及在实际工程中的应用。
一、模拟分析方法1.有限元分析有限元分析是一种常用的结构分析方法，它将结构分成许多小的有限元单元，并在每个单元内进行力学计算。
通过求解每个单元之间的相互作用，可以得到整个结构的力学响应。
在钢结构的模拟分析中，可以利用有限元分析来进行静力分析、动力分析等。
2.结构优化在进行钢结构的模拟分析时，结构的优化是一个重要的步骤。
通过对结构进行参数化描述，并设置合适的优化目标和约束条件，可以通过优化算法得到符合设计要求的结构形态。
常用的优化方法包括遗传算法、粒子群算法等。
3.风荷载模拟风荷载是钢结构设计中需要考虑的重要荷载之一。
在模拟分析中，可以通过模拟风的波动以及结构受到的风压力，来评估结构的稳定性和抗风性能。
常用的方法包括风洞实验和数值模拟。
二、模拟分析应用1.静力分析静力分析是钢结构模拟分析的基础，它可以评估结构在自重、载荷等作用下的变形和内力分布情况。
通过静力分析可以得到结构的受力情况，在设计中可以指导结构的选材和截面设计。
2.动力分析动力分析主要用于评估结构在地震、风荷载等动力荷载作用下的响应。
通过模拟地震或风的激励，可以得到结构的位移、加速度等动力响应，从而评估结构的抗震和抗风能力。
3.疲劳分析钢结构在长期使用中，由于荷载的反复作用，易出现疲劳破坏。
通过模拟分析，可以评估结构在不同疲劳荷载作用下的寿命，并通过疲劳分析得到结构的安全寿命。
这对于钢结构的维护和检修具有重要的指导意义。
4.温度分析温度对钢结构的影响也是需要考虑的。
在模拟分析中，可以通过模拟结构在不同温度下的热膨胀和热应力分布情况，评估结构在不同温度环境下的稳定性。
结论钢结构的模拟分析是确保结构安全性和可靠性的重要手段。
通过有限元分析、结构优化、风荷载模拟等方法，可以得到结构的力学响应，指导结构的设计和工程实施。
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
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Abstract: R ight results can no t be ob tained w ith tension iteration m ethod plus the ratio of prestressed stee l cable force simu lation of sem -i r ig id and flex ible structure. The paper sets up sim u lation of d ifference com pensation for cab le tension to get better sem -i rig id and flex ib le structure, adaptability and com putationa l stab ility, w hich has a w ider app lication over iteration m ethod. W ith the param eter o f softw are ANSYS design language, corresponding program is developed. It is found that force d ifference of iterative m ethod can alw ays converge to design cable forces and has a broader scope o f use. T he iterat ion acce leration facto r B is introduced in the difference cable force com pensation m ethod, and exam p les show the va lue of B from 1. 6 to 1. 8 wh ich accelerates the speed of iteration. K ey words: cable fo rce; num erica l simu lation; iterative calcu lation; iterative of force rat io; d ifference iterative m ethod
a 索力迭代过程
b 温度迭代过程 图 2 比值索力补偿法迭代过程
由图 2可见, 拉索 1 和拉索 2可以收敛到设计 索力, 而拉索 3不能收敛到设计索力, 因此不能满足 迭代收敛准则 [ err ] 的要求, 迭代过程陷入死循环。
对于索力不变号的情况, 比值索力补偿迭代法 可以很快完成迭代过程 (如将算例中的拉索 3去掉 的情况, 仅需 3次即可完成迭代 ) ; 对于计算过程中 施加的相对温差变号的情况比值索力迭代法不能找 到正确的设计索力。
用差值索力补偿法编制程序对拉索索力进行模拟,
引入加速因子加快迭代速度, 并通过算例对两种逼
近方法进行对比。
对拉索施加初始应变 E或相对环 境温度 A$T
是统一的, 以下分析采用施加相对环境温度的方法。
1 比值索力补偿迭代法
1. 1 比值索力补偿迭代法原理
为了弥补由于结构变形产生的拉索应 变 Ec导
致的索力减小, 可采用比值索力补偿迭代法, 迭代原
$T i ( n ) =
$T i ( n -
1
) F
c i
P
d i
( n-
, 计算得到各根 1)
(组
)
拉索设计索力
F
c i
(
n
);
误差判断: err =
P
d i
-
F
c i
(
n
)
P
d i
[
[ err ] , 迭代 结
束,
以
F
c i
( n)作为设计索力。
这种迭代方法对于多数预应力钢结构是适用的
但对于非线性特征明显的某些结构, 索力不能收敛 到正确数值, 下面通过算例说明。
第 25卷 第 3期
20 10 年
6月
山东建筑大学学报 JOURNAL OF SHANDONG JIANZHU UN IVER SITY
文章编号: 1673- 7644( 2010) 03- 0312- 05
预应力钢结构的索力模拟分析方法
V o .l 25 N o. 3 June 2010
边广生 1, 李喆2, 夏文杰3
( 1. 山东建筑大学 土木工 程学 院, 山东 济南 250101; 2. 山东 省人 民防 空工 程定 额与 质量 监督 站, 山东 济南 250013; 3. 济南工程职业技术学院, 山东 济南 250200)
摘要: 采用比值索力迭代法模拟预应力钢结构的索力, 对半刚性和柔性结构不能得到正 确的计算 结果。构建了
差值补偿索力模拟方法, 对半刚性和柔性结构适应 性好, 计算稳 定, 较 比值索 力迭代 法适用 范围更 广泛。使用
有限元软件 AN SY S中的参数化设计语言 A PDL 编制了索力模 拟分析程 序, 通 过算例验证 了差值索力 补偿法迭
代过程总是能稳定收敛到设计索力。引入的加速 因子有效加快了迭代计算的收敛速度, 对于本算例 B取 1. 6 ~
-
AEA
1)
( 3)
计算得到各根
(组
)拉索设计索力
F
c i
( k );
误差判断:
当 err[
err =
P
d i
-
F
c i
(
k
)
P
d i
( 4)
[
err] 时分析结束,
以
F
c i
(
k )作为设计索力,
若 err> [ err] 则继续进行迭代过程。
,,
第 n 次迭代:
第 3期
边 广生等: 预应力钢结构的索力模拟分析方法
第 3期
边 广生等: 预应力钢结构的索力模拟分析方法
31 3
当结构的刚度很大时, 斜拉索中施加索力产生 的结构变形极微小, 只要在拉索上施加相对温差或
初始应变就得到拉索索力:
P d U F c = EAE = A$TAE
( 1)
式中: P d 为设计索力; F c 为拉索实际索力; A、E 分别
为拉索截面积和弹性模量; E为初始应变; A为拉索
1. 8时效果最佳。
关键词: 索力; 数值模拟; 迭代计算; 比值索力迭代 ; 差值迭代法
中图分类号: TU 942
文献标识码: A
Simulation m ethod of cable force for prestressed steel structure
B IAN Guang- sheng1, L I Zhe2, X IA W en- jie3
1. 2 比值索力补偿迭代法算例
本文根据上述迭代原理, 使用有限元软件 ANSYS中的参数化设计语言 APDL 编制了索力模拟分
析程序, 进行算例分析。
图 1 算例示意图
3 14
山 东 建筑 大 学 学报
2 010 年
该算例由三根拉索和一根 H 型钢梁组成, 尺寸 见图 1。拉索面 积 1000mm2, 弹性模 量 E = 1. 95 @ 105MP a, 温度膨胀系数 A= 1. 1 @ 10- 5; 约束情况为 钢梁两端固接, 拉索两端铰 接; 荷载 仅考虑杆件自 重; 拉实现实际索力
对设计索力的逼近。各符号含义同前, 其迭代求解
步骤如下:
第一次迭代:
对各 根 ( 组 ) 拉 索 施 加 初 始 相 对 环 境 温 度
$T i ( 1), $T i ( 1) = APEdiA, 计算得到各根 (组 ) 拉索设
计索
力
F
c i
(
1
)
;
误差判断:
于包括多根拉索的结构, 人工调整拉索初始应变或
相对温度使其趋向设计索力的工作非常繁琐, 并且
有时因为不能把握索力变化规律而无法成功。索力
模拟分析一般利用有限元软件, 编制二次开发程序,
通过多次迭代计算完成。
目前研究和设计人员应用比值索力补偿法的思 路进行索力逼近 [ 4, 5] 。本文基于通用有限元软件采
0 引言
进行预应力钢结构施工分析时需要在所建立的
结构模型中分析得到与设计索力相吻合的索力, 这 个过程称为索力模拟 ( 找力 ) 。对结 构中的拉索施 加预应力通常采用基于拉索初始缺陷长度原理的温 度法或初始应变法 [ 1- 3 ] 。
收稿日期: 2010- 04- 02 基金项目: 山东建筑大学博士基金项目 ( XN BS0901 ) 作者简介: 边广生 ( 1974- ) , 男, 山东济南人, 讲师, 博士, 主要从事大型复杂结构施工技术研究. E-m ai:l bgsh@ sd jzu. edu. cn
err
=
P
d i
-
F
c i
P
d i
(
1) ,
当
err [
[ err] 时分
析结束, 以
F
c i
(
1
)
作为
设
计索
力
,
若
err >
[ err ] 则继
续进行迭代过程。
,,
第 k 次迭代:
对各根 (组 )拉索施加相对环境温度 $T i ( k ):
$T i
(k)
=
$T i
(k-
1)
+
P
d i
-
F
c i
(
k
下面迭代步骤中各符号含义为: $T i ( k ), 第 i根 (组 )拉索第 k 次迭代施加的相对环境温度; Pdi , 第 i
根 (组
)拉