新型大跨度預(yù)應(yīng)力加強(qiáng)型拱形結(jié)構(gòu)的性能分析.pdf

1、鋼拱結(jié)構(gòu)具有受力較為合理、自重輕、造型優(yōu)美等許多優(yōu)點(diǎn)，是常見的結(jié)構(gòu)形式之一，但隨著結(jié)構(gòu)跨度的增加，這類結(jié)構(gòu)具有應(yīng)力分布趨于不均勻，變形也急劇增加的特點(diǎn)，因而它的跨度受到很大的限制。為了使鋼拱結(jié)構(gòu)既輕巧又適應(yīng)于大跨度，各國(guó)學(xué)者提出了很多通過增加拉索對(duì)鋼拱結(jié)構(gòu)改進(jìn)的方案，但研究絕大部分集中在索-拱結(jié)構(gòu)(無撐桿)上，對(duì)其它改進(jìn)方案研究甚少。為此，本文分析研究了一種新型預(yù)應(yīng)力鋼拱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)體系是根據(jù)鋼拱在全跨均布荷載作用下的內(nèi)力分布及變形，分

2、別在鋼拱的中間部分內(nèi)側(cè)和兩邊部分外側(cè)增加適當(dāng)?shù)膿螚U和預(yù)應(yīng)力索形成。本文稱此結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力加強(qiáng)型鋼拱結(jié)構(gòu)。通過有限元軟件ANSYS，本文著重計(jì)算分析了該結(jié)構(gòu)以下幾方面受力性能： 1)分析了該結(jié)構(gòu)在全跨節(jié)點(diǎn)荷載作用下的受力性能，計(jì)算顯示了該結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力和最大位移隨全跨節(jié)點(diǎn)荷載增加以及初始預(yù)應(yīng)力增加的變化規(guī)律，同時(shí)與普通鋼拱結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力和最大位移隨荷載增加的變化規(guī)律進(jìn)行了對(duì)比。 2)分析了改變?cè)摻Y(jié)構(gòu)兩側(cè)撐桿的相對(duì)長(zhǎng)度對(duì)改善結(jié)構(gòu)受

3、力性能所起到的優(yōu)化作用，計(jì)算顯示了改變?cè)摻Y(jié)構(gòu)兩側(cè)撐桿的相對(duì)長(zhǎng)度后，結(jié)構(gòu)在不同全跨節(jié)點(diǎn)荷載作用下最大應(yīng)力和最大位移的變化規(guī)律。 3)對(duì)該結(jié)構(gòu)在半跨節(jié)點(diǎn)荷載作用下的受力特性進(jìn)行了分析，并據(jù)此對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，以提高結(jié)構(gòu)抵抗半跨荷載的能力。并對(duì)改進(jìn)后的加強(qiáng)型鋼拱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析研究。在對(duì)預(yù)應(yīng)力加強(qiáng)型鋼拱結(jié)構(gòu)的受力特性有了比較全面的了解之后，本文把這種依據(jù)鋼拱結(jié)構(gòu)的受力特征在其適當(dāng)位置增加撐桿和預(yù)應(yīng)力索以約束其彎矩和變形從而改善結(jié)構(gòu)受力特

4、性的思想應(yīng)用于單層柱面網(wǎng)殼，形成了一種新的預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)體系，本文把它稱為預(yù)應(yīng)力加強(qiáng)型柱面網(wǎng)殼。通過有限元軟件ANSYS，本文對(duì)該網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了受力分析及穩(wěn)定性研究，主要包括以下幾方面的內(nèi)容： 1)按照網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，對(duì)所建立的預(yù)應(yīng)力加強(qiáng)型網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)計(jì)算模型進(jìn)行了荷載計(jì)算、內(nèi)力分析、桿件設(shè)計(jì)以及各最不利桿件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算。 2)依次對(duì)該網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在不同全跨節(jié)點(diǎn)荷載作用、施加不同初始預(yù)應(yīng)力以及荷載和預(yù)應(yīng)力共同作用時(shí)的受