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基于数据融合的张弦桁架多位置损伤识别与抗噪性分析

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建筑结构学报 2020年第S1期41卷 36-43页

作者：曾滨周臻张庆方许庆中冶建筑研究总院有限公司北京100088 东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京211189

为提高张弦桁架多位置损伤识别的准确性,将数据融合方法与损伤识别指标相结合,采用D-S证据矩阵理论融合叠加曲率模态改变率和模态柔度差曲率两项指标的损伤识别结果,提出了张弦桁架多损伤的单次融合和两阶段融合识别方法。以某实际工程... 详细信息

为提高张弦桁架多位置损伤识别的准确性,将数据融合方法与损伤识别指标相结合,采用D-S证据矩阵理论融合叠加曲率模态改变率和模态柔度差曲率两项指标的损伤识别结果,提出了张弦桁架多损伤的单次融合和两阶段融合识别方法。以某实际工程缩尺简化得到的张弦桁架作为研究对象,设计了两种不同的多损伤工况,通过有限元分析获取了结构损伤前后的前三阶模态数据,并进行了损伤识别分析。结果表明:基于数据融合的多损伤识别方法能够准确地识别张弦桁架多损伤,其能够综合两种单指标的识别结果,降低甚至消除非损伤位置的干扰,有效解决了单指标识别精度低、不能全面反映损伤位置的问题;两阶段融合方法通过两次融合逐步降低了非损伤位置的干扰,识别效果优于单次融合方法。此外,分析中考虑了不同水平噪声对张弦桁架多损伤识别的影响,结果表明:基于数据融合的多损伤识别方法具有较好的抗噪能力,能够降低噪声和非损伤位置的干扰,且两阶段融合方法的抗噪能力优于单次融合方法。

关键词：张弦桁架多位置损伤数据融合 D-S证据矩阵抗噪性

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北京北站张弦桁架结构模型试验研究

建筑结构学报 2010年第11期31卷 51-56页

作者：沈雁彬郑君华罗尧治浙江大学空间结构研究中心浙江杭州310027 杭州科技职业技术学院浙江杭州311604

张弦桁架结构具有自重轻、跨度大及整洁美观等优点。目前有关张弦桁架结构的试验研究大多以单榀为主,为了了解此种结构的空间受力性能,以北京北站张弦桁架结构为原型,制作了一几何缩尺比例为1∶10的5榀空间张弦桁架结构试验模型。首先... 详细信息

张弦桁架结构具有自重轻、跨度大及整洁美观等优点。目前有关张弦桁架结构的试验研究大多以单榀为主,为了了解此种结构的空间受力性能,以北京北站张弦桁架结构为原型,制作了一几何缩尺比例为1∶10的5榀空间张弦桁架结构试验模型。首先介绍了北京北站张弦桁架结构雨棚的工程概况,其次描述了该试验模型的制作及组装过程,最后对其在多种荷载工况作用下的多级静力加载等内容进行了理论分析和试验研究。研究结果表明:虽然试验模型在垂直张弦桁架跨度的方向上布置了刚度较大的立体联系桁架和平面联系桁架,但是荷载传递的路径仍然是以沿着张弦桁架跨度方向的单向传递为主;空间张弦桁架结构承受非对称荷载能力强。

关键词：张弦桁架静力试验受力性能

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大跨度张弦桁架预应力张拉控制研究

东南大学学报（自然科学版） 2003年第5期33卷 593-596页

作者：李维滨施骏郭正兴东南大学土木工程学院南京210096

应用有限元软件ANSYS ,通过对模拟千斤顶升温的模拟千斤顶法实现拉索预应力 ,提出了张弦桁架预应力的实用确定方法 .将使用状态下计算得到的千斤顶温度荷载加到施工状态的计算模型即可求出施工需控制的索力、控制点位移 .二次张拉需考... 详细信息

应用有限元软件ANSYS ,通过对模拟千斤顶升温的模拟千斤顶法实现拉索预应力 ,提出了张弦桁架预应力的实用确定方法 .将使用状态下计算得到的千斤顶温度荷载加到施工状态的计算模型即可求出施工需控制的索力、控制点位移 .二次张拉需考虑张拉对相邻桁架的影响 ,施工控制难度大 ,本文结合哈尔滨会展体育中心支座跨度 1 2 8m的超大跨度预应力张弦桁架结构的深化设计计算 ,提出了单榀张弦桁架下弦拉索胎架一次张拉法施工方法 ,通过对张拉阶段胎架与张弦桁架间摩擦力的计算研究 ,定量索力下跨中位移法考虑摩擦力影响 ,以跨中竖向位移作为预应力张拉的主要控制指标 ,成功地完成了该工程预应力张拉施工 .

关键词：张弦桁架预应力胎架张拉

基于非线性屈曲材料模型的张弦桁架连续倒塌分析

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工程力学 2022年第10期39卷 152-160页

作者：郑义凡曾滨周臻许庆东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096 中冶建筑研究总院有限公司北京100088

在拉索失效等工况下,张弦桁架连续倒塌时主要破坏形式为压杆的受压屈曲和拉杆的受拉屈服。为考虑受压杆件的屈曲效应,目前分析研究一般采用将每根杆件划分为多个单元并施加初始几何缺陷的方法,分析效率低、耗时长。针对这一问题,在梁柱... 详细信息

在拉索失效等工况下,张弦桁架连续倒塌时主要破坏形式为压杆的受压屈曲和拉杆的受拉屈服。为考虑受压杆件的屈曲效应,目前分析研究一般采用将每根杆件划分为多个单元并施加初始几何缺陷的方法,分析效率低、耗时长。针对这一问题,在梁柱单元修正混合强化本构模型的基础上,结合梁柱单元非线性屈曲材料模型,提出了张弦桁架连续倒塌快速分析方法,并通过算例验证了材料模型的正确性。利用ANSYS/LS-DYNA编制了所提出材料模型的子程序,基于增量动力分析法,开展了张弦桁架在拉索失效工况下的连续倒塌分析。在此基础上,对三种加强方式的结构进行增量动力分析,研究了加强部分重要杆件对张弦桁架在拉索失效工况下抗连续倒塌能力的影响。开展了张弦桁架连续倒塌易损性研究,综合评估了张弦桁架抗连续倒塌能力。结果表明:快速分析方法比传统分析方法缩短计算耗时39.89%;在加强了部分跨中上弦杆、跨中下弦杆后,张弦桁架的极限承载力最多提高16.67%,达到两种形态所对应的荷载值也均有所提高;基于快速分析方法可有效评估张弦桁架的综合抗连续倒塌能力。

关键词：张弦桁架连续倒塌杆件屈曲增量动力分析法易损性

基于数据融合的张弦桁架损伤识别方法与试验研究

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土木工程学报 2020年第8期53卷 28-37,86页

作者：曾滨周臻张庆方许庆孟少平中冶建筑研究总院有限公司北京100088 东南大学江苏南京210096

针对张弦桁架采用单损伤指标识别损伤位置易受到干扰甚至产生误判的问题,提出基于曲率模态差和模态柔度差曲率融合的损伤识别方法。基于D-S证据矩阵和加权平均两种数据融合准则,建立张弦桁架损伤识别的单次融合和两阶段融合识别流程。... 详细信息

针对张弦桁架采用单损伤指标识别损伤位置易受到干扰甚至产生误判的问题,提出基于曲率模态差和模态柔度差曲率融合的损伤识别方法。基于D-S证据矩阵和加权平均两种数据融合准则,建立张弦桁架损伤识别的单次融合和两阶段融合识别流程。采用有限元软件ANSYS建立张弦桁架分析模型,利用减小构件截面积模拟弦杆损伤,分别采用非融合单损伤指标、单次数据融合和两阶段融合方法进行损伤识别分析。结果表明:单损伤识别指标的抗干扰能力较低,尤其对支座附近下弦杆的识别效果差;基于数据融合的损伤识别方法能够综合多种指标损伤识别结果,有效提高损伤位置识别的准确性;与加权平均数据融合准则相比,基于D-S证据矩阵准则的数据融合方法更能有效降低非损伤位置干扰,识别效果更好;两阶段融合方法效果优于单次融合方法,损伤位置的损伤概率愈发接近于1,非损伤位置的损伤概率愈发趋近于0。最后开展了一榀张弦桁架模型的损伤识别试验,通过试验验证了当所获取模态数据受到环境或测试噪声等因素影响下,文章提出的基于数据融合的损伤识别方法仍具有较好的鲁棒性,能够有效识别实际张弦桁架结构的损伤位置。但由于曲率模态差以及模态柔度差曲率难以识别损伤程度,因此文章方法仅能够提高损伤位置的识别精度。

关键词：张弦桁架损伤识别数据融合 D-S证据矩阵加权平均准则

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张弦桁架设计若干问题讨论

建筑结构 2013年第15期43卷 68-72页

作者：余佳亮浙江大学建筑设计研究院杭州310028

对张弦桁架设计过程中的若干问题进行了讨论。增加张弦桁架的矢高或垂距可减小结构跨中的挠度及弯矩,但增加矢高会加大结构支座处的水平反力,加大风荷载作用下结构表面的风载体型系数,减小预拉力作用下结构跨中的反拱值及反向弯矩,建议... 详细信息

对张弦桁架设计过程中的若干问题进行了讨论。增加张弦桁架的矢高或垂距可减小结构跨中的挠度及弯矩,但增加矢高会加大结构支座处的水平反力,加大风荷载作用下结构表面的风载体型系数,减小预拉力作用下结构跨中的反拱值及反向弯矩,建议在设计时首先考虑使用增加垂距的方法来改善张弦桁架的受力性能。在反对称荷载作用下,张弦桁架中的拉索及撑杆无法为桁架提供有效支承,对有可能遭遇反对称荷载作用的张弦桁架应重视结构在该工况下的分析设计。张弦桁架传力路径较为单一,杆件的屈服有可能致使结构实际的失稳情形与弹性稳定分析结果不符,对该类结构进行弹塑性稳定分析是有必要的。将张弦桁架中的拉索设计成并行双索的形式将有助于提高结构的抗连续倒塌能力。

关键词：张弦桁架受力性能结构稳定抗倒塌

张弦桁架下弦拉索振动频率测试及理论模型研究

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建筑结构 2012年第10期42卷 79-82页

作者：吴金志柳明亮沈斌张跃华北京工业大学空间结构研究中心北京100124 北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室北京100124 北京市建筑工程研究院有限责任公司北京100039

结合黄河口模型试验厅的实际工程,进行了张弦桁架下弦拉索振动频率测试。通过对测试数据的分析,研究了拉索振动测试的激励方式及测点布置位置对测试结果的影响,提出了拉索自由振动的多跨连续梁模型,并根据ANSYS有限元模拟计算结果和现... 详细信息

结合黄河口模型试验厅的实际工程,进行了张弦桁架下弦拉索振动频率测试。通过对测试数据的分析,研究了拉索振动测试的激励方式及测点布置位置对测试结果的影响,提出了拉索自由振动的多跨连续梁模型,并根据ANSYS有限元模拟计算结果和现场实测结果的对比,证实了多跨连续梁模型的正确性,为张弦桁架拉索动力特性的分析及索力测试提供了方便。

关键词：黄河口模型试验厅张弦桁架拉索振动测试多跨连续梁

张弦桁架索夹节点受力性能及其优化设计方法研究

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建筑结构 2019年第2期49卷 86-91页

作者：陈子毅北京市城市规划设计研究院北京100045

在张弦桁架结构中,索夹节点是保证拉索与主体钢结构之间协同工作的关键部分。以内蒙某工程为背景,对解决模拟索体柔性特征的方法进行了研究,并对索夹节点进行了ABAQUS有限元分析,提出了静力状态下传统索夹节点受力性能方面的不足,并对... 详细信息

在张弦桁架结构中,索夹节点是保证拉索与主体钢结构之间协同工作的关键部分。以内蒙某工程为背景,对解决模拟索体柔性特征的方法进行了研究,并对索夹节点进行了ABAQUS有限元分析,提出了静力状态下传统索夹节点受力性能方面的不足,并对其受力性能优化设计方法进行了研究,分别针对索夹边缘倒角以及索夹与索体间的铝垫层对于索夹节点受力性能的影响进行了参数化分析。分析结果表明,使用几何构造优化与铝垫层优化两种优化措施对于索夹节点受力性能优化效果明显。倒角的尺寸在1/4~2/5拉索直径范围内时优化效果较好,拉索表面最大等效应力降低8%~11%;铝垫层厚度在1. 0~2. 5mm范围内时优化效果较好,拉索表面最大等效应力降低17%~19%;两种措施同时使用优化效果更佳,优化效果优于分别单独使用任何一种优化措施。

关键词：张弦桁架索夹节点 ABAQUS 受力性能优化倒角铝垫层

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张弦桁架结构施工过程分析

建筑结构 2010年第11期40卷 29-33,66页

作者：姜子钦丁洁民胡晓娟同济大学建筑工程系上海200092 同济大学建筑设计研究院上海200092 成都市基准方中建筑设计事务所成都610017

以上海世博会主题馆张弦桁架结构体系为背景,采用推广的"状态确定"的施工过程逆向分析方法对该屋盖结构进行施工过程分析,研究了施工张拉顺序、张拉分级对张拉过程中结构变形和构件内力的影响,追踪了结构几何力学体系成形过程,并对比分... 详细信息

以上海世博会主题馆张弦桁架结构体系为背景,采用推广的"状态确定"的施工过程逆向分析方法对该屋盖结构进行施工过程分析,研究了施工张拉顺序、张拉分级对张拉过程中结构变形和构件内力的影响,追踪了结构几何力学体系成形过程,并对比分析了施工张拉的理论值和实测值。分析结果表明:对于该屋盖结构,单榀依次张拉张弦桁架的三级张拉方案能极好地控制结构在张拉过程中的最大位移响应和内力响应,为最优的施工张拉方案;结构施工模拟能较好地指导实际结构的施工张拉。

关键词：张弦桁架张拉顺序张拉分级施工过程逆向分析