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预应力组合网架结构的理论分析及试验研究

裴波  
【摘要】:预应力组合网架是一种基于网架和预应力技术发展起来的由钢和钢筋混凝土组合而成的新型预应力空间结构体系,目前国内在此领域的研究和应用都较少,为此,本文结合实际工程对预应力组合网架进行了静力和动力的分析研究,并作了施工现场的动力测试及模型试验,总结出预应力组合网架受力比较合理,刚度、动力特性好,是值得推广的一种空间结构形式。 本文首先简述混合单元有限元的基本理论,随后应用自编的非线性有限元程序对预应力组合网架进行了静力计算,并与通用ALGOR有限元程序的相应结果作了对比,得出预应力组合网架结构分析中可以不考虑非线性的结论。 其次,运用自编的动力有限元程序,使用子空间迭代方法详细计算分析了预应力组合网架的自振特性及影响自振频率的各种因素,同时利用三元线性回归原理回归出基本周期的简化计算公式,供工程设计人员参考使用。 再次,基于上述研究,采用ALGOR有限元程序对一实际工程的预应力组合网架进行计算和设计,其中详细分析了结构各单元的内力分布特点,然后利用两种方法对结构进行了抗震分析,一是振型分解反应谱法,二是时程分析法,之后又阐述了张力松弛法的基本原理,并由此得出预应力索的施工张拉控制值。 最后,在工程施工现场用脉动法测试自振频率,并借助于振动衰减曲线和半功率点法计算出预应力组合网架——钢与混凝土的混合结构体系——的阻尼比,此又为工程设计提供了一理论依据;另外,通过正放四角锥预应力组合网架的模型试验,验证了结构内力分布特点的正确性以及张力松弛法的可行性。


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