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成單元,通過預應力提供結構剛度的一類新型空間結構體系.張拉整體結構、索穹頂結構、空間索桁張力結構等均屬于索桿體系的范疇.隨著國民經濟的高速發(fā)展及設計施工水平的提高,索桿體系近幾年越來越多的應用在體育場館、展覽館、大型商場等大跨結構中.有關索桿體系的理論研究如形態(tài)分析、預應力分布確定、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構失效的標準,對索松弛后結構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外學者研究的熱點和難點,現(xiàn)有研究主要針對索穹頂結構展開,對弦支穹頂?shù)氖┕こ尚畏治鲚^少報導.本文在前人工作的基礎上,分別以索穹頂結構和弦支穹頂為例,對索桿體系的可靠度及施工成形進行了研究,主要內容如下:本文在查閱大量國內外相關文獻的基礎上,簡單介紹了空間結構體系的分類以及索桿體系的特點,敘述了索穹頂結構和弦支穹頂?shù)陌l(fā)展歷史、工程應用及研究現(xiàn)狀等,同時確定了本文的主要研究內容. 為考察索桿體

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

4、桿體系的可靠度進行了研究, 分析了位移失效和應力失效模式下結構的可靠指標,同時得到了對結構失效模式較為敏感的變量. 參考現(xiàn)有施工方法,本文采用由外向內逐圈斜索張拉法對弦支穹頂進行施工張拉,采用反分析法進行施工全過程模擬.即由成型理想態(tài)出發(fā),按照由內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).根據(jù)反分析法得到的各階段控制參數(shù)可有效指導施工,從而到達結構理想設計狀態(tài).最后,本文對研究工作進行了總結,得出