基于拉索精细化物理特性弦支结构体系力学性能研究

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2、、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要随着预应力钢结构工程应用的推广和科学研究的深入，精细化数值模拟分析已经成为预应力钢结构全寿命状态下受力性能分析的有效方法。预应力钢结构的核心构件拉索的膨胀系数、弹性模量以及拉索结构阻尼的取值问题，直接影响到结构精细化数值模拟的准确性。新型拉索结构体系与拉索节点的研发，也给预应力钢结构体系分析设

3、计以及工程应用带来一系列的科学问题。本文主要围绕上述问题，采用数值分析与试验研究相结合的方法，开展了系统深入的分析研究，取得了一些具有科学意义和工程应用价值的研究成果：建立了温度作用下预应力钢结构核心构件拉索的变形协调方程，推导了拉索材料线膨胀系数的解析公式；基于拉索热膨胀基本方程，研发出空气加热拉索线膨胀系数测定试验设备，测定了钢丝绳、钢绞线和钢丝束的线膨胀系数，验证了拉索热膨胀理论分析方法；研究了拉索热膨胀性能对弦支筒壳结构的性能的影响，并通过跨度约3.3米的弦支筒壳缩尺模型试验进行了验证。相

4、关研究成果编入行业标准《预应力钢结构技术规程》和地方规程《天津市空间网格结构技术规程》；建立了受力状态下预应力钢结构核心构件拉索的变形协调方程，推导了拉索弹性模量计算公式，提出钢拉索弹性模量降低系数，揭示了绞捻方式、捻距、绕捻半径以及温度作用对钢拉索弹性模量影响规律；研究了不同拉索失效后对弦支穹顶稳定性能的影响规律；开展了弦支筒壳结构动力特性试验研究，分析了弦支筒壳结构矢跨比和垂跨比对其动力特性的影响；基于大跨度空间结构动力特性的复杂性与OKID系统识别方法的可靠性，提出一种适合弦支结构的动力特性

5、识别新方法。通过一个弦支穹顶结构算例验证了方法的有效性和合理性，揭示了拉索索力，测点数量与布置，输出信号等对识别精度的影响规律；提出一种新型拉索补强型焊接相贯节点；通过破坏性试验和实物验证性试验与有限元数值模拟，系统研究了拉索补强型焊接相贯节点的受力性能与破坏模式。同时采用云纹干涉法有效解决了受力复杂区域电测时漏检误判的技术难题，全面验证了拉索补强型焊接相贯节点的安全性和可靠性。关键词：拉索；膨胀系数；弹性模量；动力特性；弦支结构；系统识别；拉索节点ABSTRACTWithboththepromo

6、tionofengineeringapplicationandthedevelopmentoftheoreticalresearchonprestresssteelstructure,thefinenumericalsimulationanalysishasbecameaneffectivemethodtoanalysisthewholelifecyclebehavioroftheprestresssteelstructure.Asthekeycomponentoftheprestressstru

7、cture,thedeterminationofthevaluesoftheexpansioncoefficient,elasticitymodulusofthesteelcableandthedampingofstructurewiththesteelcablearedirectlyrelatedtotheaccuracyofthefinenumericalsimulationanalysis.Besides,withtheinnovationofnewprestresssteelstructu

8、resystemandsteelcablejoint,aseriesscientificproblemsontheanalysisanddesignoftheprestresssteelresearchhavealsobeenputforward.Basedontheaboveproblems,boththenumericalanalysisandexperimentalresearchhavebeenusedtoconductasystematicanddeepresearcho