大跨度張弦桁架結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌數(shù)值模擬及試驗研究.pdf

1、1968年英國Ronan Point公寓因爆炸導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌破壞首次引起了學(xué)者對結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌問題的關(guān)注，迄今相關(guān)研究已開展四十多年。目前，有關(guān)連續(xù)倒塌研究的重心基本集中于以框架結(jié)構(gòu)為代表的高層建筑物，而對大跨度空間結(jié)構(gòu)較少有深入研究。張弦桁架結(jié)構(gòu)作為一種新型大跨度空間結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單、冗余度低等特點，其抵抗連續(xù)倒塌的問題更值得關(guān)注。
　　本文以大跨度張弦桁架結(jié)構(gòu)為研究對象，對其進(jìn)行連續(xù)倒塌數(shù)值模擬，同時對張弦桁架結(jié)構(gòu)平面體系

2、進(jìn)行了連續(xù)倒塌動力試驗研究，揭示了結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌破壞機(jī)理，并且提出增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的設(shè)計措施，主要工作如下:
　　首先，對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌數(shù)值模擬方法做了介紹，基于顯式動力積分原理，本文運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA程序?qū)埾诣旒芙Y(jié)構(gòu)進(jìn)行連續(xù)倒塌數(shù)值模擬，詳細(xì)闡述了針對張弦桁架結(jié)構(gòu)該程序的使用方法及關(guān)鍵問題。
　　張弦桁架結(jié)構(gòu)下部拉索敏感性較高，屬關(guān)鍵構(gòu)件，本文選取下部拉索作為初始破壞構(gòu)件，研究在下部拉索發(fā)生破壞后剩余結(jié)

3、構(gòu)的動力響應(yīng)。以72m跨度張弦桁架結(jié)構(gòu)分析模型為例，在不同荷載作用下對結(jié)構(gòu)進(jìn)行連續(xù)倒塌數(shù)值模擬，考察了在下部拉索發(fā)生破壞后結(jié)構(gòu)位移、內(nèi)力響應(yīng)，計算了動力放大系數(shù)，給出了結(jié)構(gòu)破壞模式并揭示了倒塌機(jī)理。分別通過改變大跨度張弦桁架結(jié)構(gòu)中支座剛度、下部拉索截面積以及拉索瞬間失效時間等參數(shù)，分析對比各模型結(jié)構(gòu)響應(yīng)及動力放大系數(shù)等，探究多種因素對大跨度張弦桁架結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌的影響。
　　設(shè)計了6m跨度的平面張弦桁架結(jié)構(gòu)縮尺模型，對其進(jìn)行下部拉索

4、突然失效后結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌動力試驗研究。開發(fā)了一種能夠有效模擬拉索瞬間失效的觸發(fā)裝置，該裝置利用電磁控制，能夠遠(yuǎn)距離操作，設(shè)計簡單、可靠，可重復(fù)利用，具有較好的適用性。進(jìn)行了材料拉伸試驗，得到試驗所用材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。采用泰斯特電子有限公司生產(chǎn)的TST3826F-L動靜態(tài)應(yīng)變測試分析系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)的動態(tài)應(yīng)變進(jìn)行采集，采用IDS公司的UI-3370CP相機(jī)和FASTCAM公司的SA3type120K-M3相機(jī)兩套設(shè)備對結(jié)構(gòu)的動態(tài)位移進(jìn)行采集，

5、獲得剩余結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)。通過分析對比試驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果，進(jìn)一步揭示了張弦桁架結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌破壞機(jī)理，并驗證了基于ANSYS/LS-DYNA程序?qū)埾诣旒芙Y(jié)構(gòu)進(jìn)行連續(xù)倒塌數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性和可行性。
　　提出了一種增設(shè)備用索改進(jìn)大跨度張弦桁架結(jié)構(gòu)抗倒塌性能的措施。仍以72m跨度張弦桁架結(jié)構(gòu)分析模型為例，本文給出了4種備用索方案，考察了采用不同備用索方案的大跨度張弦桁架斷索后剩余結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能。通過與傳統(tǒng)張弦桁架進(jìn)行位移、構(gòu)件內(nèi)力