松弛索桿體系的形態(tài)分析和索桿張力結(jié)構(gòu)的施工成形研究.pdf

1、索桿張力結(jié)構(gòu)是由索和壓桿為基本構(gòu)成單元,通過預應力來保證體系幾何穩(wěn)定并提供結(jié)構(gòu)剛度的一類空間結(jié)構(gòu).該文主要對索桿張力結(jié)構(gòu)形態(tài)問題進行研究,特別是對結(jié)構(gòu)預應力建立之前的松弛態(tài)平衡形態(tài)的研究,在有效解決索桿張力結(jié)構(gòu)施工成形分析問題方面具有現(xiàn)實的工程意義.該文首先提出了構(gòu)件松弛長度的概念.從索桿張力結(jié)構(gòu)的兩類單元的基本特性入手,分別建立了索和桿兩類構(gòu)件松弛長度和構(gòu)件兩端點坐標、構(gòu)件內(nèi)力之間對應的關(guān)系.該文采用兩節(jié)點直線單元來模擬受壓桿單元;采

2、用拋物線單元來模擬考慮自重的索單元,并對拋物線索單元變形協(xié)調(diào)方程的近似解和精確解進行了比較,得出了一些有意義的結(jié)論.該文在矩陣奇異值分解理論、廣義逆矩陣理論和平衡方程的求解理論的基礎(chǔ)上,提出了一種求解索桿張力結(jié)構(gòu)預應力的簡單方法.進而提出一種考慮自重作用的索桿張力結(jié)構(gòu)初始預應力分布的求解方法,以及在該初始預應力分布下各個構(gòu)件的松弛長度.并指出了對于考慮自重影響的軸對稱索桿張力結(jié)構(gòu),幾何對稱的上、下構(gòu)件的松弛長度不相同的特點.該文基于"力

3、密度"法的基本思想,提出了一種松弛態(tài)索桿體系的形態(tài)分析方法.該方法以各個構(gòu)件的松弛長度作為基本的己知條件,以達到節(jié)點力平衡為最終目的.該方法克服了體系松弛引起的體系非穩(wěn)定特點,避免了傳統(tǒng)剛度法由于剛度矩陣奇異導致的計算困難.該文編制了計算程序,通過對松弛態(tài)和預應力態(tài)索網(wǎng)結(jié)構(gòu)和索桿結(jié)構(gòu)的算例分析,驗證了該方法的正確性和有效性.該文分析比較了兩類索桿張力結(jié)構(gòu)的代表結(jié)構(gòu)——環(huán)形張力索桁結(jié)構(gòu)和Geiger型索穹頂結(jié)構(gòu)的施工成形特點,總結(jié)了索桿張