新型大跨度預應力加強型拱形結構的性能分析.pdf

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

2、別在鋼拱的中間部分內側和兩邊部分外側增加適當?shù)膿螚U和預應力索形成。本文稱此結構為預應力加強型鋼拱結構。通過有限元軟件ANSYS，本文著重計算分析了該結構以下幾方面受力性能： 1)分析了該結構在全跨節(jié)點荷載作用下的受力性能，計算顯示了該結構最大應力和最大位移隨全跨節(jié)點荷載增加以及初始預應力增加的變化規(guī)律，同時與普通鋼拱結構最大應力和最大位移隨荷載增加的變化規(guī)律進行了對比。 2)分析了改變該結構兩側撐桿的相對長度對改善結構受

3、力性能所起到的優(yōu)化作用，計算顯示了改變該結構兩側撐桿的相對長度后，結構在不同全跨節(jié)點荷載作用下最大應力和最大位移的變化規(guī)律。 3)對該結構在半跨節(jié)點荷載作用下的受力特性進行了分析，并據(jù)此對結構進行了改進，以提高結構抵抗半跨荷載的能力。并對改進后的加強型鋼拱結構進行了分析研究。在對預應力加強型鋼拱結構的受力特性有了比較全面的了解之后，本文把這種依據(jù)鋼拱結構的受力特征在其適當位置增加撐桿和預應力索以約束其彎矩和變形從而改善結構受力特

4、性的思想應用于單層柱面網(wǎng)殼，形成了一種新的預應力空間結構體系，本文把它稱為預應力加強型柱面網(wǎng)殼。通過有限元軟件ANSYS，本文對該網(wǎng)殼結構進行了受力分析及穩(wěn)定性研究，主要包括以下幾方面的內容： 1)按照網(wǎng)殼結構的設計要求，對所建立的預應力加強型網(wǎng)殼結構計算模型進行了荷載計算、內力分析、桿件設計以及各最不利桿件的強度和穩(wěn)定性驗算。 2)依次對該網(wǎng)殼結構在不同全跨節(jié)點荷載作用、施加不同初始預應力以及荷載和預應力共同作用時的受