大跨度军用梁桁架拱施工阶段受力分析及其性能研究

摘要

军用梁桁架拱结构是由一系列标准三角形军用梁桁架在其两端通过杆件连接成几何形状不变的空间结构，属于空间结构，被广泛应用于实际工程中，是未来发展方向且重要的结构形式。随着设计和施工技术的不断发展，空间桁架结构正向着跨度大，重量轻的方向发展，而这种空间结构的稳定性将是结构主要制约因素，因此对这种结构需要正确的稳定理论分析和精确的数值计算方法。
　　 本文以汉源龙潭沟1＃号桥军用梁桁架拱结构为研究对象，对其在静力状态下的各种性能进行研究分析；并对军用梁桁架拱结构的模态和稳定性进行研究分析；对单榀军用梁桁架拱结构在满足各种约束情况下进行优化设计。主要研究内容包括：⑴军用梁桁架拱结构考虑各种荷载工况作用下，采用结构有限元分析软件对其进行静力分析计算，得到军用梁桁架拱结构的杆件内力分布情况以及桁架拱跨中节点位移，并与工程实测数据进行对比分析；对军用梁桁架拱结构的主要节点在各种荷载工况下进行预拱度计算，并对其进行研究分析。⑵对军用梁桁架拱结构进行模态性能的研究分析，得出该军用梁桁架拱结构的自振频率与阵型。模态分析也称为振型叠加法动力分析，是线性结构系统地震分析中最常用而且最有效的方法。研究表明，军用梁桁架拱结构基频相对较高，说明该桁架拱结构的刚度较好；军用梁桁架拱结构的频率分布相对较为密集，在动力计算时需考虑结构的高阶振型的参与作用；军用梁桁架拱结构的振型主要以竖向，水平振动为主，并伴有扭转和局部振动的藕联振型。⑶军用梁桁架拱结构在静力分析的基础上，对其进行完善结构的线弹性屈曲分析和完善结构的非线性屈曲分析；并对有缺陷结构的非线性稳定研究分析，得到军用梁桁架拱结构在各种稳定分析下的荷载-位移曲线。⑷军用梁桁架拱结构由于刚度相对较大的特点，为使该军用梁桁架拱结构更加经济合理，对其进行优化设计。以单榀军用梁桁架拱结构构件的强度、刚度和稳定性为约束条件，以桁架拱结构重量最小为目标函数，经过8次迭代优化得到在满足约束条件作用下的较为经济的结构构件截面尺寸。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 军用梁桁架结构形式及组合方式

1.2 军用梁桁架拱结构的性能特点

1.2.1 静力分析特点

1.2.2 自振模态特点

1.2.3 稳定性能特点

1.2.4 优化设计分析

1.3 本文主要研究的内容和方法

第二章 大跨度军用梁桁架拱结构的静力分析

2.1 引言

2.2 工程概述

2.3 结构计算有限元模型

2.4 军用梁桁架拱结构的静力分析

2.4.1 荷载情况

2.4.2 荷载工况组合

2.4.3 计算结果与实测结果对比分析

2.5 军用梁桁架拱结构的预拱度

2.5.1 荷载工况下军用梁桁架拱结构产生的竖向位移

2.5.2 军用梁桁架结构的预拱度

2.6 本章小结

第三章 大跨度军用梁桁架拱结构的模态性能分析

3.1 引言

3.2 军用梁桁架拱结构模态分析模型

3.3 军用梁桁架拱结构的自振特性分析

3.3.1 基本理论

3.3.2 模态方程的解法

3.3.3 军用梁桁架拱结构自振特性分析

3.4 本章小结

第四章 大跨度军用梁桁架拱结构的稳定分析

4.1 引言

4.2 结构稳定理论

4.2.1 结构失稳的类型

4.2.2 结构稳定分析方法

4.2.3 结构稳定分析有限单元法

4.3 军用梁桁架拱结构稳定分析模型

4.4 大跨度军用梁桁架拱结构稳定分析

4.4.1 完善军用梁桁架拱结构线性屈曲分析

4.4.2 完善军用梁桁架拱结构非线性稳定分析

4.4.3 带缺陷的军用梁桁架拱结构非线性稳定分析

4.5 本章小结

第五章 大跨度军用梁桁架拱结构优化设计

5.1 引言

5.2 单榀军用梁桁架拱结构优化模型

5.3 单榀军用梁桁架拱结构优化设计

5.3.1 结构优化设计理论

5.3.2 单榀军用梁桁架拱结构的优化分析

5.4 军用梁桁架拱结构优化结果

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附 录