大跨度辐射式张弦梁结构的静力稳定性及施工仿真分析

发布时间：2017-07-17 11:27

  本文关键词：大跨度辐射式张弦梁结构的静力稳定性及施工仿真分析

  更多相关文章： 辐射式张弦梁结构 预应力 自平衡索力比值法 一致缺陷模态法 杆件初弯曲 施工仿真

【摘要】：张弦梁结构是由刚性压弯构件上弦拱、柔性拉索(钢拉杆)及撑杆组合而成的杂交结构体系,受力合理,近年来在大跨度结构中得到了广泛的应用。本文在前人研究的基础上,对辐射式张弦梁结构的静力性能、静力稳定性及施工仿真等问题进行研究。主要工作如下:(1)对圆形和椭圆形辐射式张弦梁结构的预应力确定方法进行研究,提出了自平衡索力比值法,并以算例进行验证。在此基础上,对辐射式张弦梁及相应单层网壳的静力性能进行对比分析,并探讨拱的矢跨比、活载的半跨分布等参数改变的影响。分析表明:以自平衡索力比值法作为结构预应力的确定方法行之有效,可实现控制参数(支座水平径向位移)接近为零的预期目标;下部索杆体系的引入,减小了结构的变形和上弦拱的内力,有效增大了结构的刚度,改善了结构的受力性能;在结构高跨比确定的情况下(一般取1/10),随着拱矢跨比的增大,结构的变形和上弦拱的内力均随之减小,工程实践中,建议拱的矢跨比取0.06;活载半跨分布对结构的变形和上弦拱的内力更为不利。(2)对圆形和椭圆形辐射式张弦梁结构进行稳定性分析,探讨不同的整体初始几何缺陷引入方式、参数改变及杆件初弯曲等对结构稳定性能的影响。研究表明:基于非线性屈曲模态的一致缺陷模态法具有更高的计算效率,且计算结果最不利,建议采用该法引入结构的初始缺陷;拱的矢跨比越大,结构的稳定承载力系数越高,相比椭圆形结构,圆形结构对矢跨比的变化更敏感,工程实践中,拱的矢跨比取0.06同样较为合适;活载的半跨分布对结构的稳定极限承载力并不起控制作用;与仅考虑整体初始几何缺陷的分析结果相比,杆件初弯曲的引入降低了结构的稳定极限承载力;随着杆件初弯曲幅值的增大,其稳定承载力系数逐渐降低,但降幅不显著。(3)分别采用一阶段张拉法和三阶段张拉法,对无缺陷和有缺陷(整体初始几何缺陷)的圆形和椭圆形辐射式张弦梁结构进行施工仿真分析。结果表明:与一阶段张拉法相比,三阶段张拉法对拉索本身的受力和结构的变形较为有利,工程实践中,建议采用三阶段张拉法;整体初始几何缺陷对结构施工仿真分析的影响不显著。
【关键词】：辐射式张弦梁结构 预应力 自平衡索力比值法 一致缺陷模态法 杆件初弯曲 施工仿真
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU399
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 引言10-15
• 1.1.1 研究背景10
• 1.1.2 张弦梁结构的概念10-11
• 1.1.3 张弦梁结构的分类11-12
• 1.1.4 工程应用12-15
• 1.2 国内外研究综述15-18
• 1.3 本文的主要工作18-19
• 第二章 辐射式张弦梁结构的静力性能研究19-42
• 2.1 引言19
• 2.2 预应力确定方法19-30
• 2.2.1 张弦梁结构的形态定义20
• 2.2.2 张弦梁结构中预应力的作用20-21
• 2.2.3 预应力确定方法——自平衡索力比值法21-25
• 2.2.4 验证算例25-30
• 2.3 辐射式张弦梁结构的静力分析30-33
• 2.3.1 计算模型30
• 2.3.2 分析结果30-33
• 2.4 参数分析33-40
• 2.4.1 矢跨比的影响33-36
• 2.4.2 活载半跨分布的影响36-40
• 2.5 本章小结40-42
• 第三章 辐射式张弦梁结构的静力稳定性分析42-64
• 3.1 引言42
• 3.2 分析方法42-46
• 3.2.1 特征值屈曲分析42-43
• 3.2.2 非线性屈曲分析43
• 3.2.3 初始缺陷的引入方式43-46
• 3.3 辐射式张弦梁结构的稳定性分析46-56
• 3.3.1 特征值屈曲分析46-48
• 3.3.2 理想结构非线性屈曲分析48-49
• 3.3.3 结构整体初始几何缺陷不同引入方式的对比49-56
• 3.4 参数分析56-59
• 3.4.1 矢跨比的影响56-58
• 3.4.2 活载半跨分布的影响58-59
• 3.5 杆件初弯曲的影响59-63
• 3.5.1 初弯曲的模拟方法及分析流程59-61
• 3.5.2 分析结果61-63
• 3.6 本章小结63-64
• 第四章 辐射式张弦梁结构的施工仿真分析64-81
• 4.1 引言64-65
• 4.2 施工模拟方法65-70
• 4.2.1 拉索预应力的仿真方法65
• 4.2.2 拉索初应变的确定方法——初应变比值法65-69
• 4.2.3 拉索张拉全过程的仿真分析方法69
• 4.2.4 拉索张拉方案的选取原则69-70
• 4.3 无缺陷结构的施工仿真分析70-75
• 4.4 有缺陷结构的施工仿真分析75-80
• 4.4.1 一阶段张拉75-77
• 4.4.2 三阶段张拉77-80
• 4.5 本章小结80-81
• 结论与展望81-83
• 参考文献83-88
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果88-89
• 致谢89-90
• 附件90

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本文编号：553396