索桿體系的可靠性研究與施工模擬分析.pdf

1、索桿體系是由索和桿為基本構(gòu)成單元,通過預(yù)應(yīng)力提供結(jié)構(gòu)剛度的一類新型空間結(jié)構(gòu)體系.張拉整體結(jié)構(gòu)、索穹頂結(jié)構(gòu)、空間索桁張力結(jié)構(gòu)等均屬于索桿體系的范疇.隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展及設(shè)計施工水平的提高,索桿體系近幾年越來越多的應(yīng)用在體育場館、展覽館、大型商場等大跨結(jié)構(gòu)中.有關(guān)索桿體系的理論研究如形態(tài)分析、預(yù)應(yīng)力分布確定、受力性能分析等也被廣泛開展.但現(xiàn)有研究一般以索的松弛作為結(jié)構(gòu)失效的標(biāo)準(zhǔn),對索松弛后結(jié)構(gòu)的受力性能研究較少,對索桿體系的可靠性更是很

2、少涉及.索桿體系的施工成形分析也一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn),現(xiàn)有研究主要針對索穹頂結(jié)構(gòu)展開,對弦支穹頂?shù)氖┕こ尚畏治鲚^少報導(dǎo).本文在前人工作的基礎(chǔ)上,分別以索穹頂結(jié)構(gòu)和弦支穹頂為例,對索桿體系的可靠度及施工成形進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容如下:本文在查閱大量國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,簡單介紹了空間結(jié)構(gòu)體系的分類以及索桿體系的特點(diǎn),敘述了索穹頂結(jié)構(gòu)和弦支穹頂?shù)陌l(fā)展歷史、工程應(yīng)用及研究現(xiàn)狀等,同時確定了本文的主要研究內(nèi)容. 為考察索桿體

3、系中局部索(桿)的破斷對整體結(jié)構(gòu)的影響,本文以索穹頂結(jié)構(gòu)為例,采用動力學(xué)方法模擬了各類桿件退出工作后其他桿件內(nèi)力的變化和結(jié)構(gòu)最終到達(dá)的平衡位置,通過觀察局部索(桿)的破壞是否引起其它桿件的連續(xù)破壞從而造成結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌,判斷局部索(桿)破壞后的結(jié)構(gòu)是否滿足安全,同時區(qū)分了不同位置桿件的安全等級.結(jié)構(gòu)可靠度是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間和規(guī)定的條件下完成預(yù)定功能的概率.本文使用響應(yīng)面法和蒙特卡羅混合方法,并結(jié)合有限元軟件ANSYS的概率分析模塊對索

4、桿體系的可靠度進(jìn)行了研究, 分析了位移失效和應(yīng)力失效模式下結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo),同時得到了對結(jié)構(gòu)失效模式較為敏感的變量. 參考現(xiàn)有施工方法,本文采用由外向內(nèi)逐圈斜索張拉法對弦支穹頂進(jìn)行施工張拉,采用反分析法進(jìn)行施工全過程模擬.即由成型理想態(tài)出發(fā),按照由內(nèi)向外的順序逐圈釋放斜索,從而得到施工各階段的控制參數(shù)(包括索力和坐標(biāo)).根據(jù)反分析法得到的各階段控制參數(shù)可有效指導(dǎo)施工,從而到達(dá)結(jié)構(gòu)理想設(shè)計狀態(tài).最后,本文對研究工作進(jìn)行了總結(jié),得出