论文部分内容阅读
随着结构跨度提高到千米量级,单一结构形式的缺陷越发明显,采用组合结构的想法油然而生。本文提出一种适用于千米级超大跨度的巨型斜拉下穿索承网格结构,利用拉索高强度的特点为刚性主体结构提供弹性支承。该结构由塔柱、斜拉索、斜拉网格、下穿索、索承网格和撑杆组成。针对该结构,本文开展了以下研究工作: ①提出巨型斜拉下穿索承网格结构体系 提出适用于超大跨度结构的斜拉下穿索承网格结构体系,对该结构的组成和基本受力原理进行分析,阐述了该结构的建模过程,对结构的基本假定进行说明,并明确了结构的荷载取值及荷载组合。 ②对结构拉索布置及初始预应力优化进行了研究 通过对比分析得到较为合理的拉索布置方式和下穿拉索对结构的影响,提出索承拉环的改善方案。采用逆迭代法对结构进行找形分析,获得合理的拉索初始预应力分布,有效控制结构初始态的位移。对不同的拉索初始预应力度进行对比分析,研究表明初始预应力降低并不能显著降低拉索用量,但会使结构刚度和承载力显著降低。对比分析了钢拉索和CFRP拉索在该结构中的应用对结构性能的影响。 ③研究结构静力性能和稳定性能 通过对结构进行满应力设计得到合理的杆件截面,在设定的控制应力比下得到结构的经济指标。通过静力分析得到结构各个工况下的变形和内力,并对结构进行了刚度验算,证明其满足正常使用变形要求,进一步分析了结构的自振特性,得到结构自振模态和周期。对结构进行了线性稳定分析和非线性稳定分析以获取结构极限稳定承载能力。 ④参数分析 对结构进行了参数分析,研究了包括控制应力比、矢跨比、索承网格跨度、塔柱高度和支承方式对结构性能的影响,总结了结构各项性能随上述参数的变化规律,归纳了各个参数的合理取值范围,为该结构的进一步研究提供参考。 研究结果表明,巨型斜拉下穿索承网格结构力学性能良好,经济指标合理,可作为超大跨度结构备选方案。