张弦梁结构是前几年兴起的一种新型空间结构。经过这几年的发展,张弦梁结构已不再是以单纯的一根竖向撑杆与拉索系统为整体的结构。尤其是撑杆的布置方式,随着该领域研究的不断深入与发展,由最初单一的竖向撑杆布置方式慢慢衍生出许多不同的布置方式。虽然张弦梁的构型有很多,但其不变的核心是:该结构是通过撑杆将压弯构件与受拉构件连接到一起,同时对拉索施加一定的预应力以提升结构的稳定性与承载能力。与此同时预应力会使结构产生一定的反拱,待荷载与自重产生后,使结构基本恢复到初始状态。本文以平面斜撑杆张弦梁结构为基础,利用有限元软件ABAQUS建模模拟预应力斜撑杆张弦梁在集中荷载与均布荷载作用下的各种力学特性。此外,本文利用结构矢高、拉索索径、撑杆角度以及梁与撑杆的连接方式衍生出不同构型的平面预应力斜撑杆张弦梁结构,一共建立预应力斜撑杆张弦梁结构模型二百四十例。首先,本文利用结构静力学推导出撑杆与梁刚接、撑杆与梁铰接两种不同连接方式下的拉索初始预应力。其次,对若干结构模型进行线性分析以得到结构的屈曲荷载与屈曲模态并针对不同连接方式结构的线性分析结果进行比较。同时,结构的非线性分析也同样在研究范围内。通过跨中挠度与承载能力之间的关系对所有构型的最大承载力做出统计以及深入研究。经过上述分析研究,不仅对预应力斜撑杆张弦梁结构有全面的认知与剖析,也可以在所有构型中进行择优并给实际工程提供有价值的参考。本次研究的主要成果有:1.针对本次研究对象提出了一套初始预应力的确定方法,基于此方法得出且验证了初始预应力计算公式的。本文将结构矢高、撑杆角度、拉索索径作为结构自身属性以探究他们对预应力的影响,结果表明初始预应力大小与拉索索径之间的关系为负相关且同构型的刚接结构的预应力比铰接结构更大;两种结构预应力大小与结构矢高的关系为负相关且刚接结构的预应力更大,但是两种结构的预应力差距随着矢高的增大逐渐减小;刚接结构的初始预应力大小与撑杆角度之间关系为负相关,铰接结构的初始预应力大小与撑杆角度之间的关系为正相关。2.本文对预应力斜撑杆张弦梁在有限元软件ABAQUS中的建模过程进行了详细的阐述。通过线性分析对结构的屈曲模态进行统计并对屈曲荷载结果进行研究,统计表明所有构型一共呈现出五种屈曲模态形状,本文针对五种屈曲模态形状予以命名。其中呈现出正向两半波形状与反向两半波形状的构型随着撑杆角度与结构矢高的增大而增增多;当结构矢高、撑杆角度均过大时预应力张弦梁会发生撑杆失稳的现象,铰接结构尤为明显。结构屈曲荷载与拉索索径关系为负相关;撑杆角度对矢高较大的结构影响较大;经过对比发现刚接结构的屈曲荷载普遍大于铰接结构的屈曲荷载且当结构矢高较小时小索径刚接结构的屈曲荷载的优势比较明显。3.基于初始预应力的计算公式、线性分析中的屈曲模态与屈曲荷载,本文对预应力斜撑杆张弦梁结构的非线性分析的准备工作与具体步骤做出陈述。通过集中荷载与均布荷载两种工况下的非线性分析后,结果表明:集中荷载作用下结构最大承载力与拉索索径和结构矢高为正相关关系;小索径结构的最大承载能力会随着撑杆角度的增大而减小,而大索径结构的最大承载力会随着撑杆角度的增大而增大。通过引入抗拉强度为1470MPa的拉索作为参照发现铰接结构需要装配抗拉强度更大的拉索系统。此外,本文对于均布荷载工况下的研究仅对特定构型展开。选取特定的结构矢高、拉索索径、撑杆角度并利用控制变量的方式进行探究。分析表明对于选定的构型而言,最大承载能力与结构的矢高、拉索索径成正相关;撑杆角度对结构整体稳定性的影响效果并不明显,只有当撑杆角度过大时结构稳定性才有所提升。斜撑杆的布置方式作为本次研究对象的创新点产生了更多的可能性。本文主要研究结构矢高、撑杆角度以及拉索索径对整体稳定性的影响,从不同的角度对预应力斜撑杆张弦梁进行更全面的分析与研究。以期望为日后预应力张弦梁的研究工作提供有效的参考与帮助。