平面張弦結(jié)構(gòu)的靜力穩(wěn)定性研究.pdf

1、本文研究了平面張弦結(jié)構(gòu)的靜力穩(wěn)定性能。 研究主要包括張弦結(jié)構(gòu)撐桿穩(wěn)定性的理論分析和試驗(yàn)研究，以及平面張弦結(jié)構(gòu)的平面內(nèi)靜力穩(wěn)定性能分析和進(jìn)一步的參數(shù)分析。 首先采用線性屈曲理論對(duì)任意邊界的軸心受壓桿件進(jìn)行了屈曲分析，將分析結(jié)果運(yùn)用到張弦結(jié)構(gòu)的撐桿穩(wěn)定性當(dāng)中。撐桿可以看成是含有平移彈性約束的軸心壓桿結(jié)構(gòu)。撐桿的穩(wěn)定性分析可以通過(guò)整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算同自身彎曲、扭轉(zhuǎn)或彎扭等穩(wěn)定性驗(yàn)算來(lái)得到。 設(shè)計(jì)了一套試驗(yàn)裝置對(duì)張弦結(jié)構(gòu)

2、的撐桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力穩(wěn)定性試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：兩組撐桿試件最終的失穩(wěn)破壞模式均符合預(yù)先設(shè)計(jì)，為撐桿彎曲屈曲。試驗(yàn)所得各拉索支承的撐桿極限軸力趨于一致，并且同兩端固定鉸支壓桿極限軸力近似相等，驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果。 采用非線性有限元法，選用有限元軟件ABAQUS對(duì)模型試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值分析，數(shù)值分析結(jié)果同試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合很好，同模型試驗(yàn)起到了相互驗(yàn)證的作用。選取一上弦為實(shí)腹式拱的大跨度張弦結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，利用有限元軟件ANSYS對(duì)其

3、進(jìn)行了彈塑性穩(wěn)定性計(jì)算。分析結(jié)果表明張弦結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)主要是由于上弦拱出現(xiàn)塑性而降低整體結(jié)構(gòu)承載力造成的。結(jié)構(gòu)的屈曲后路徑的下降段降幅很小，此后剛度會(huì)回升，但仍然可能出現(xiàn)二次失穩(wěn)。 最后以上述模型為計(jì)算原型，對(duì)平面張弦結(jié)構(gòu)的靜力穩(wěn)定性能進(jìn)行了結(jié)構(gòu)各參數(shù)的影響分析，包括支承剛度、預(yù)應(yīng)力大小、撐桿數(shù)目、索的垂度、拱的矢高、上弦拱的剛度以及荷載分布形式的影響。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)：除撐桿數(shù)目對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響較小以外，其他參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性均有較大