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张拉整体结构桥梁的静力分析基础研究
| 论文题名： | 张拉整体结构桥梁的静力分析基础研究 |
| 关键词： | 张拉整体结构;切线刚度;稳定性;找形分析;静力分析;人行桥梁 |
| 摘要： | 张拉整体结构是由连续的受拉索与不连续的受压杆结合组成的一种特殊的空间结构。其稳定性是由受拉索与受压杆内部预应力提供。张拉整体结构由于设计时对材料性能的充分利用而体量较轻、连续拉间断压的特征而造型优美、因此得到广泛研究与应用。一个完整的张拉整体结构研究包括找形分析、预应力的施加以及结构分析，鉴于目前鲜有对张拉整体结构的系统性的研究，本文从找形、切线刚度计算、稳定性研究以及结构分析等方面对张拉整体结构的关键问题进行分析，并以此为基础，对应用于人行桥梁时的具体问题做详细研究。 首先，回顾了张拉整体结构的发展历史，对已有找形方法进行汇总。针对一种特殊结构：棱柱式张拉整体结构，提出一种仅考虑节点坐标以及杆件类型的以平衡方程残差最小为优化目标的最优化找形方法，并实现找形方法程序化，求解得二维张拉整体结构、三棱柱、四棱柱及五棱柱满足自应力、自平衡的力密度值。 然后，理论推导了张拉整体结构的切线刚度矩阵的表达式，结合二维张拉整体结构的切线刚度分析，讨论结构材料和预应力水平对切线刚度的影响。以三棱柱为例，分析棱柱式张拉整体结构的稳定性概念，采用两种方法判断结构稳定性，以二维结构为例讨论其是否满足稳定要求。 之后，对该结构在外荷载作用下的结构分析问题进行了讨论：选择利用Pellegrino提出的向量空间方法和有限元方法对照进行结构分析。考察二维张拉整体结构、三棱柱的结构响应。 最后，详细介绍了一种特殊形式的张拉整体结构人行桥梁，建立组成该桥梁的基本模块的模型以及全桥模型，经过编程设计采用向量空间方法计算单个基本模块的刚度矩阵，并集装为全桥刚度矩阵，采用稳定性条件判定结构稳定；对桥梁在均布荷载下的响应进行分析；通过计算不同均布荷载下的结构受拉构件的最大应力考察结构的本构关系；绘出结构四种典型构件的影响线，考察活载作用下的结构反应，为张拉整体结构人行桥梁的分析提供了参考。 |
| 作者： | 贾晓婵 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 陈少峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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