后张拉预应力成形网壳是传统网架结构和后张拉预应力技术的结合,是一种具有创新性的空间网格结构。网架在地面拼装,通过预应力张拉即成为曲面网壳。网架的基本结构形式是单弦杆结构,由单层弦杆和平面外腹杆组成。通过改变预应力索在网架中的位置,可张拉得到不同的曲面形状,如柱面、穹顶和鞍形网壳。Wollongong大学的研究表明,后张拉预应力成形网壳可以承受相当的外荷载。 在前人研究的基础上,对经过改进的后张拉预应力成形鞍形网壳模型进行了成形和竖向极限承载力试验研究。 对试验模型的革新有两项:一是提出了新的下弦张拉节点,很大程度上减小了预应力张拉造成的偏心;二是引入鐓头锚张拉方法,使预应力张拉速度加倍,而工作量减半。成形试验中,引入力传感器于预拉力测试,与原方法比较,更简单准确。 使用新的方法进行了成形的有限元分析。建模时,使用不同连接件模拟了上弦杆搭接螺栓连接以及腹杆的鸭嘴端螺栓连接。考虑了几何非线性和材料非线性,将“管—管”接触算法应用于梁、杆单元组成的结构模型中,与传统建模和分析方法相比,成形预测精度大幅度提高。成形后的鞍形网壳矢跨比得到提高,而所需的预拉力大大降低。 成形试验结果表明,网架形状的改变主要来自于上弦杆弯曲变形,上弦杆轴向变形很小,发生的变形以上弦层面外弯曲变形为主。 在竖向极限承载力试验中,发现传统分配梁加载系统不适合本文试验模型,提出了由滑轮和绳索组成的新型加载系统,分析了其中存在的绳索拉力损失机理,提出了应用要点。新型加载系统实现了对后张拉预应力成形鞍形网壳上弦节点进行加载,得出了该结构真实的竖向承载力。 承载力试验结果表明,整体失稳不是这种结构的主要破坏形式,需重点考虑的