大跨度斜拉立體桁架的靜動力非線性分析.pdf

1、大跨度斜拉立體朽架是由斜拉索、立體析架和塔柱三部分組合而成的結構體系，造型輕巧優(yōu)美，與斜拉網格結構相比，這種結構桿件較少，節(jié)點少，施工吊裝比較容易，是一種有發(fā)展前途的大跨度雜交結構體系。
　　 本文基于連續(xù)介質力學的基本原理，論述了結構幾何非線性分析理論，討論了U.L格式與T.L格式的異同?；赨.L格式，給出了空間桿單元、空間梁單元和索單元的切線岡lj度矩陣。
　　 探討了大跨度斜拉立體析架結構體系的合理形式，包括精架

2、的截面形式、斜拉索的布置形式以及塔柱的形式，探索了斜拉立體隋架比較常用的兩塔柱三跨和一塔柱兩跨兩種結構體系的計算模型以及在豎向靜荷載作用下的位移和內力特征規(guī)律，分析了大跨度斜拉立體析架設計中的重要參數:如拉索間距、塔柱高度、塔柱剛度、析架高度和拉索岡lJ度等對結構的靜力特性的影響，得出一些重要結論為初步設計提供參考。
　　 分析了結構產生幾何非線性的原因，對兩種結構體系幾何非線性影響程度進行了深入分析。分別考慮大位移、垂度效應以

3、及同時考慮大位移和垂度效應的幾何非線性分析表明，對于析架內力，拉索垂度效應的影響比大位移效應的影響大。斜拉索不論在何種非線性情況下，非線性影響都很小?？偟膩碚f，析架軸力和塔柱彎矩的非線性效應相對比較明顯。
　　 對兩種結構體系采用平面和空間兩種模型進行了線性、幾何非線性、材料非線性和雙重非線性極限承載力分析，分析結果表明，用線性分析和僅考慮幾何非線性的方法會過高估計結構的極限承載能力。幾何非線性的影響并不十分明顯，結構實際的極限

4、承載能力主要由材料非線性來控制。另外還分析了塔柱高度、析架高度、索距、拉索剛度和預張力對極限承載能力的影響，進一步討論該結構體系的穩(wěn)定性能。研究發(fā)現(xiàn)索距對結構的極限承載力影響最大，索距減小，極限承載能力明顯提高。
　　 研究了預張力的確定問題以及預張力對結構性能的影響。首次提出了予刃立力斜拉結構拉索卸除后的迭代法，推導了迭代公式。該法避免了結構重分析，整個迭代過程是在原結構剛度變化所牽涉到的節(jié)點自由度范圍內進行的，計算量大大地減

5、小。該法不僅適用卸除任何一根索，而且適用于同時卸除多根索。
　　 本文通過對結構自振特性的分析可知，該結構自振周期較長，頻譜比較密集。采用振型分解反應譜法分析時，應采用CQC振型組合法，宜取20階振型參與組合。探索了各重要參數對自振特性的影響。采用振型分解反應譜法和時程分析法，研究在水平地震作用下結構的地震反應特點，進行了結構在大震作用下彈塑性地震反應計算，分析了彈塑性變形，找到結構的薄弱部位，為該結構體系的抗震設計提供依據。<

6、br>　　 本文選擇了有代表性的豎向地震波，進行了時程分析，同時又進行了豎向反應譜分析，兩種方法分析結果基本一致。研究了大跨度斜拉立體析架在豎向地震作用下內力系數的大小及其分布規(guī)律，并歸納總結出了豎向地震內力系數表，研究中發(fā)現(xiàn):豎向地震內力系數除與場地和烈度有關外，還與該體系的結構形式和跨度有關，這對大跨度斜拉立體精架這種新型結構體系的抗震設計具有重要的指導作用。
　　 最后，對研究工作進行了總結，并指出了進一步研究中需解決的