交叉布索预应力立体桁架拱结构静力与稳定性研究-土木工程专业毕业论文

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1、交叉布索预应力立体桁架拱结构静力与稳定性研究摘要钢拱结构具有良好的力学性能，其拱轴线的曲线形式与拱脚的水平推力使结构受力转化为以截面受压为主，提高了材料利用率。但是，钢拱结构存在两个缺点，一是在不对称荷载作用下，拱内弯矩增大，承载力和刚度均大幅度降低：二是在全跨荷载作用下，承载力对反对称的几何初始缺陷具有敏感性。为提高拱结构的承载力与刚度，改善其静力性能，根据张弦梁结构的布索特点，提出了一种新型索拱结构，从而实现拱结构向更大跨度的发展。目前，针对实腹式拱结构的布索方案研究、受力特性分析，已有很多文献研究，而对于格构式钢拱结构的力学特性分析则较少。为进一步提高立体桁架拱结构承载力与刚度，改

2、善其受力性能，本文主要从以下几方面对交叉布索预应力立体桁架拱结构进行相关研究：选取桁架拱为研究对象，建立了跨度为100m的交叉布索预应力立体桁架拱结构和普通桁架拱结构模型，采用ANSYS分析了不同矢跨比下各布索方案结构的最大竖向位移、支座水平反力、杆件内力峰值和内力分布情况，分析了结构在全跨、半跨均布荷载作用下的稳定性能，最终选出最佳布索方案的索拱结构。对比分析了全跨、半跨均布荷载作用下，索拱结构与纯拱结构的弹性稳定性能，对索拱结构和纯拱结构的屈曲模态进行了对比分析。此外，本文还分析了矢跨比、桁架杆件截面大小、拉索截面大小、初始缺陷、拉索预应力大小、拉索节点位置和材料非线性对方案一索拱结

3、构的稳定性能的影响，以研究其受力特性和破坏机理。针对交叉布索预应力立体桁架拱结构的平面外稳定性能，研究了侧向支撑的刚度、侧向支撑数量、布置位置对结构平面外稳定性能的影响。建立了平行索拱结构模型，分析了索拱结构的平面外稳定性与侧向桁架个数、榀数、桁架拱截面宽度之间的关系。关键词：交叉布索；桁架拱；索拱；静力性能；几何非线性；稳定性；侧向支撑；平面外稳定Ⅱ万方数据硕士学位论文AbstractSteelarchstructurehasgoodmechanicalproperties，andthearchaxiscurveandthehorizontalthrustofthefootmakeit

4、ssectionmainlycompressed，whichimprovesmaterialutilizationefficiency．Butthesteelarchstructurehastwodisadvantages．First，underasymmetricloads，thebearingcapacityandstiffnessaregreatlydecreasedwitharchbendingmomentincreasing．Second，underafullspanloadthebearingcapacityissensitivetotheantisymmetriciniti

5、algeometricimperfections，Inordertoimprovethestaticperformanceandthebearingcapacityandstiffnessofthearchstructure，anewtypeofcablearchstructureisproposedbasedonconceptofbeamstringstructure，whichcanachievelargerspan．Atpresent，therearemanyresearchesonschemesofcable，stressanalysisandstructureoptimizat

6、iondesignoftherealwebarchstructure．Buttheresearchonmechanicalpropertiesofthelatticetypesteelarchstructureisless．Inordertoimprovethebearingcapacityandstiffnessandmechanicalpropertiesofspatialtrussstructure，thispaperdoessomeresearchmainlyonthefollowingaspectsofcrosscableprestressedtrussarchstructur

7、e：Thetrussarchischosenastheresearchobject．Ordinaryarchandcablearchmodelswithspanof100marebuilt．Themaximumdeflection，horizontalsupportreaction，peakvalueofmemberinternalforceanddistributionofinternalforce，thestabilityper