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《西安建筑科技大学》 2007年
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大跨度斜拉立体桁架的静动力非线性分析

孙建琴  
【摘要】: 大跨度斜拉立体桁架是由斜拉索、立体桁架和塔柱三部分组合而成的结构体系,造型轻巧优美,与斜拉网格结构相比,这种结构杆件较少,节点少,施工吊装比较容易,是一种有发展前途的大跨度杂交结构体系。 本文基于连续介质力学的基本原理,论述了结构几何非线性分析理论,讨论了U.L格式与T.L格式的异同。基于U.L格式,给出了空间杆单元、空间梁单元和索单元的切线刚度矩阵。 探讨了大跨度斜拉立体桁架结构体系的合理形式,包括桁架的截面形式、斜拉索的布置形式以及塔柱的形式,探索了斜拉立体桁架比较常用的两塔柱三跨和一塔柱两跨两种结构体系的计算模型以及在竖向静荷载作用下的位移和内力特征规律,分析了大跨度斜拉立体桁架设计中的重要参数:如拉索间距、塔柱高度、塔柱刚度、桁架高度和拉索刚度等对结构的静力特性的影响,得出一些重要结论为初步设计提供参考。 分析了结构产生几何非线性的原因,对两种结构体系几何非线性影响程度进行了深入分析。分别考虑大位移、垂度效应以及同时考虑大位移和垂度效应的几何非线性分析表明,对于桁架内力,拉索垂度效应的影响比大位移效应的影响大。斜拉索不论在何种非线性情况下,非线性影响都很小。总的来说,桁架轴力和塔柱弯矩的非线性效应相对比较明显。 对两种结构体系采用平面和空间两种模型进行了线性、几何非线性、材料非线性和双重非线性极限承载力分析,分析结果表明,用线性分析和仅考虑几何非线性的方法会过高估计结构的极限承载能力。几何非线性的影响并不十分明显,结构实际的极限承载能力主要由材料非线性来控制。另外还分析了塔柱高度、桁架高度、索距、拉索刚度和预张力对极限承载能力的影响,进一步讨论该结构体系的稳定性能。研究发现索距对结构的极限承载力影响最大,索距减小,极限承载能力明显提高。 研究了预张力的确定问题以及预张力对结构性能的影响。首次提出了预应力斜拉结构拉索卸除后的迭代法,推导了迭代公式。该法避免了结构重分析,整个迭代过程是在原结构刚度变化所牵涉到的节点自由度范围内进行的,计算量大大地减小。该法不仅适用卸除任何一根索,而且适用于同时卸除多根索。 本文通过对结构自振特性的分析可知,该结构自振周期较长,频谱比较密集。采用振型分解反应谱法分析时,应采用CQC振型组合法,宜取20阶振型参与组合。探索了各重要参数对自振特性的影响。采用振型分解反应谱法和时程分析法,研究在水平地震作用下结构的地震反应特点,进行了结构在大震作用下弹塑性地震反应计算,分析了弹塑性变形,找到结构的薄弱部位,为该结构体系的抗震设计提供依据。 本文选择了有代表性的竖向地震波,进行了时程分析,同时又进行了竖向反应谱分析,两种方法分析结果基本一致。研究了大跨度斜拉立体桁架在竖向地震作用下内力系数的大小及其分布规律,并归纳总结出了竖向地震内力系数表,研究中发现:竖向地震内力系数除与场地和烈度有关外,还与该体系的结构形式和跨度有关,这对大跨度斜拉立体桁架这种新型结构体系的抗震设计具有重要的指导作用。 最后,对研究工作进行了总结,并指出了进一步研究中需解决的问题。本文的研究为该结构的进一步研究打下了基础,可为大跨度斜拉立体桁架在工程中推广应用提供参考。
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U441

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【引证文献】
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1 游昕颖;孙建琴;李瑶;;斜拉立体桁架结构的风荷载模拟[J];甘肃科技;2010年18期
2 曹亮良;吴敏哲;;确定斜拉立体桁架预应力的一种新方法[J];建筑技术开发;2008年04期
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1 仲济涛;ANSYS与MSC.ADAMS联合仿真在斜拉立体桁架结构中的应用[D];河北工程大学;2011年
2 游昕颖;斜拉立体桁架结构的抗风分析[D];兰州交通大学;2011年
3 曹亮良;某车站雨棚斜拉立体桁架结构的静力有限元分析[D];西安建筑科技大学;2008年
4 许秋艳;斜拉立体桁架结构优化设计[D];西安建筑科技大学;2008年
【参考文献】
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1 陈栋,朱慈勉;TL法和UL法对几何非线性桁架问题的适用性[J];四川建筑科学研究;2000年03期
2 易圣涛;斜拉桥拉索防护的现状[J];重庆交通学院学报;2000年02期
3 梁硕,曾庆元,张起森;大跨度混凝土斜拉桥极限承载力分析综述[J];长沙交通学院学报;1997年03期
4 韩庆华,裴波,王成博,刘兴业;预应力组合网架结构的自振特性分析及现场测试[J];地震工程与工程振动;2004年02期
5 冯健,张耀康;预应力斜拉网格结构的静力优化分析[J];东南大学学报(自然科学版);2003年05期
6 林国华,彭大文;福州秀宅收费站斜塔工程设计分析[J];福州大学学报(自然科学版);1999年03期
7 张其林;沈祖炎;;空间桁架弹性大位移问题的增量有限元理论[J];工程力学;1991年03期
8 张其林;预应力结构非线性分析的索单元理论[J];工程力学;1993年04期
9 唐建民,卓家寿,何署廷;索穹顶结构非线性分析的杆索有限元法[J];工程力学;1998年04期
10 向锦武,罗绍湘,陈鸿天;悬索结构振动分析的悬链线索元法[J];工程力学;1999年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 蒋伟平;斜拉桥换索理论及其技术问题的研究[D];西南交通大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张立新,王建华;预应力索结构中的悬链线索单元法[J];四川建筑科学研究;2001年04期
2 卫星,强士中;利用ANSYS实现斜拉桥非线性分析[J];四川建筑科学研究;2003年04期
3 余志祥,蔡宏儒;索网结构有限元找形与参数分析[J];四川建筑科学研究;2004年02期
4 余志祥,赵雷;张力结构形态确定的改进方法[J];四川建筑科学研究;2005年01期
5 张永康,刘洪兵,张春燕;多层框架结构竖向地震作用下的时程分析[J];四川建筑科学研究;2005年04期
6 程次,邓芳,顾磊;张力结构简述[J];四川建筑科学研究;2005年05期
7 冯虹;袁勇;;索穹顶结构静、动力特性分析[J];四川建筑科学研究;2006年02期
8 郭莉;付功义;;索在杂交结构体系中的应用[J];四川建筑科学研究;2006年04期
9 姜华;邱成进;;悬索结构计算中的关键问题探讨[J];四川建筑科学研究;2006年05期
10 孙建琴;吴敏哲;李从林;;斜拉立体桁架的几何非线性分析[J];四川建筑科学研究;2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡星岩;张晓光;杨建行;罗晓群;;空间钢管桁架结构的整体稳定分析[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2001年
2 刘建华;董聪;张玉玲;;基于ANSYS软件的斜拉桥结构可靠性分析[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
3 段永红;王京京;张新华;;高压输电线原始构型的渐进逼近方法[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年
4 姜美文;于坤;华剑平;孙海波;;红岛航道桥斜拉索耐久性设计[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第三卷)[C];2010年
5 刘锡良;李占军;王晓波;张勇;张福海;;预应力拱结构的应用[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2000年
6 胡隽;吴海林;;PC斜拉桥的稳定性分析[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2000年
7 黄国辉;徐国彬;;悬挑斜拉网架的动力和地震响应分析[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年
8 王仕统;;空间结构新分类与屋盖钢结构轻量化[A];第四届粤港澳可持续发展研讨会论文集[C];2008年
9 陈桥生;;大跨度空间钢结构的发展与施工技术[A];中国钢结构协会成立二十周年庆典暨2004钢结构学术年会论文集[C];2004年
10 吴兵;孟美莉;傅学怡;张剑;孙璨;冯叶文;林建刚;;深圳大运会篮球馆结构设计[A];'2009全国钢结构学术年会论文集[C];2009年
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1 张春玉;预应力空间网格结构优化理论及可靠性分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 江德增;斜塔斜拉桥施工与运营过程中的力学行为研究[D];华南理工大学;2010年
3 孙向东;四塔单索面宽幅脊梁矮塔斜拉桥设计关键技术研究[D];武汉理工大学;2010年
4 汪峰;大跨径三塔结合梁斜拉桥几何非线性分析研究[D];武汉理工大学;2010年
5 赵明;斜拉索随机最优主动/半主动控制[D];浙江大学;2011年
6 孙潮;钢管混凝土格构柱与桁拱轴力弯矩相关曲线研究[D];福州大学;2009年
7 陈元坤;分裂导线的微风振动与次档距振荡研究[D];华中科技大学;2011年
8 张鸣祥;大跨度桥梁的风致振动分析与被动控制研究[D];合肥工业大学;2011年
9 邹存俊;自锚式悬索—斜拉组合结构体系桥梁静力学性能与施工关键技术研究[D];长安大学;2009年
10 潘多忠;大跨度钢结构施工力学分析及应用研究[D];华南理工大学;2011年
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1 许宏成;拉索预应力双曲抛物面网壳结构受力性能研究[D];山东科技大学;2010年
2 郭妍;多边形单管通信塔极限承载力分析及其地震响应分析[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 叶成杰;空间双向张弦梁结构简谐激振数值分析与试验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
4 王松;大型沉箱码头的非线性动力反应分析[D];长沙理工大学;2010年
5 刘海波;空间主缆自锚式悬索桥成桥状态确定方法的研究[D];长沙理工大学;2010年
6 曾天宝;大跨度混合梁斜拉桥合理状态的确定和整体稳定性研究[D];长沙理工大学;2010年
7 曾宪捷;大跨度混合梁斜拉桥合理结构体系及施工非线性分析[D];长沙理工大学;2010年
8 潘杰;大跨度混合梁斜拉桥无应力构形的应用研究[D];长沙理工大学;2010年
9 李忠三;大跨度混合梁斜拉桥施工控制精度研究[D];长沙理工大学;2010年
10 彭俊文;旧水泥混凝土路面板角脱空状况的评定[D];长沙理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 卫星,强士中;利用ANSYS实现斜拉桥非线性分析[J];四川建筑科学研究;2003年04期
2 程次,邓芳,顾磊;张力结构简述[J];四川建筑科学研究;2005年05期
3 郝文秀;徐晓;刘京红;白顺果;;斜拉局部3层网架结构静力及动力特性分析[J];四川建筑科学研究;2007年03期
4 叶梅新;韩衍群;张敏;;ANSYS二次开发技术在确定斜拉桥初始恒载索力中的应用[J];铁道科学与工程学报;2005年05期
5 张建民,寇素霞;风荷载作用下钢管混凝土拱桥反应几何非线性有限元分析[J];东北林业大学学报;2005年05期
6 程耿东;关于桁架结构拓扑优化中的奇异最优解[J];大连理工大学学报;2000年04期
7 隋允康,阳志光;应用两点有理逼近改进的牛顿法和对偶法[J];大连理工大学学报;1994年01期
8 隋允康,于新,张桂明;曲线寻优的收敛性和近似解析解法[J];大连理工大学学报;1995年03期
9 冯健,张耀康;预应力斜拉网格结构的静力优化分析[J];东南大学学报(自然科学版);2003年05期
10 赵静一;安东亮;孙炳玉;李建松;;基于ADAMS和ANSYS的桥梁检测车臂架结构的研究[J];中国工程机械学报;2009年02期
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1 蒋友宝;斜拉双层柱面网壳结构可靠度计算及设计方法探讨[D];东南大学;2006年
2 吕建根;大跨度索拱组合体系非线性静动力性能研究[D];湖南大学;2007年
3 王猛;基于ADAMS的急救车担架支架减振特性仿真分析与优化研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王栎;空间立体桁架结构体系的抗风特性研究[D];西安建筑科技大学;2004年
2 王江;索一拱结构平面内弹塑性极限承载力研究[D];中国农业大学;2005年
3 郜京锋;某体育馆斜拉空间桁架的静力与稳定研究[D];西安建筑科技大学;2005年
4 郭晓强;基于ADAMS的虚拟仿真技术在汽车设计中的应用[D];吉林大学;2005年
5 尹超;大跨度斜拉桥几何非线性分析[D];西南交通大学;2005年
6 杜娥;基于ADAMS的巡线机器人运动学、动力学仿真[D];武汉大学;2005年
7 张学安;体育场主看台悬挑屋盖结构的风荷载研究[D];浙江大学;2006年
8 汪长林;斜拉空间桁架结构在静力和竖向地震作用下的受力性能[D];西安建筑科技大学;2006年
9 王文静;大跨度斜拉结构预应力静力效应分析[D];西安建筑科技大学;2007年
10 孙振;建筑结构风荷载的计算机模拟与分析[D];南京航空航天大学;2007年
【二级引证文献】
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1 游昕颖;孙建琴;李瑶;;斜拉立体桁架结构的风荷载模拟[J];甘肃科技;2010年18期
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1 仲济涛;ANSYS与MSC.ADAMS联合仿真在斜拉立体桁架结构中的应用[D];河北工程大学;2011年
2 游昕颖;斜拉立体桁架结构的抗风分析[D];兰州交通大学;2011年
3 刘蒙;五缸柴油机平衡性及整机振动性能仿真分析[D];吉林大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陆赐麟;国外予应力钢结构发展的概况[J];北京工业大学学报;1980年04期
2 何祖发;斜拉桥钢索的腐蚀防护[J];材料保护;2002年02期
3 易圣涛;斜张桥拉索防护的现状和问题[J];重庆交通学院学报;1983年01期
4 范立础,杜国华,马健中;斜拉桥索力优化及非线性理想倒退分析[J];重庆交通学院学报;1992年01期
5 易圣涛;斜拉桥拉索防护的现状[J];重庆交通学院学报;2000年02期
6 张锡祥,顾安邦;复合材料用于大跨斜拉桥发展展望[J];重庆交通学院学报;1995年01期
7 严国敏;斜拉桥在中国的飞跃发展[J];城市道桥与防洪;1995年02期
8 M.Virlogeux,杨祖东;诺曼底大桥的设计与施工[J];城市道桥与防洪;1995年03期
9 夏桂云,李传习,张建仁;斜拉索非线性分析[J];长沙交通学院学报;2001年01期
10 曾庆元;朱汉华;;斜拉桥稳定问题简介及塔柱与主梁自由长度计算[J];长沙铁道学院学报;1991年03期
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1 严慧;唐曹明;熊卫;;斜拉网架的结构特性及其设计应用研究[A];第七届空间结构学术会议论文集[C];1994年
2 吴耀华;张勇;陈云波;;新加坡港务局(PSA)仓库钢结构斜拉网架设计[A];第七届空间结构学术会议论文集[C];1994年
3 蓝天;;空间结构的十年—从中国看世界[A];第六届空间结构学术会议论文集[C];1996年
4 沈世钊;;十年来中国悬索结构的发展[A];第六届空间结构学术会议论文集[C];1996年
5 蓝天;刘枫;;中国空间结构的二十年[A];第十届空间结构学术会议论文集[C];2002年
6 姚裕昌;冯若强;张桂先;王德勤;花定兴;许建航;;玻璃采光顶在大跨度屋盖中应用的实践与探索[A];第十届空间结构学术会议论文集[C];2002年
7 蓝天;;21世纪的大跨度空间结构[A];中国土木工程学会第八届年会论文集[C];1998年
8 卓新;石川浩一郎;;张力补偿法及其在预应力空间结构中的应用[A];第二届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2002年
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1 朱碧堂;杨敏;;抗拔桩的变形与极限承载力计算[J];建筑结构学报;2006年03期
2 郑一峰,黄侨,冷曦晨;预弯组合梁桥的弹塑性极限承载能力研究[J];中国公路学报;2005年04期
3 陈宇文;;哑铃型钢管混凝土拱桥的面内弹塑性分析[J];惠州学院学报;2006年03期
4 邓军;李师庆;黄培彦;;CFRP板加固钢-混凝土组合梁的非线性有限元分析[J];华南理工大学学报(自然科学版);2008年06期
5 武胜;武振宇;;等宽K型间隙方管节点静力工作性能的研究[J];哈尔滨建筑大学学报;2003年03期
6 颜全胜,王頠;钢管混凝土拱肋面内弹塑性承载力分析[J];昆明理工大学学报(理工版);2003年05期
7 罗清;钢筋混凝土梁的极限承载力分析[J];中南公路工程;1999年04期
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9 何爱军,王珊;膜结构初始形态确定的研究[J];北方工业大学学报;2005年03期
10 邹科华;;K型铸钢节点静力性能研究[J];特种结构;2008年03期
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2 杨志勇;黄吉锋;邵弘;李云贵;陈岱林;;大型复杂结构罕遇地震仿真分析EPDA软件进展[A];首届工程设计高性能计算(HPC)技术应用论坛论文集[C];2007年
3 张溪常;卓家寿;;杂交混合元在复杂岩石工程中的应用[A];第一届全国岩石力学数值计算及模型试验讨论会论文集[C];1986年
4 王晓洁;陆道渊;魏丰登;赵明;王进琦;;金广枫景超高层剪力墙结构分析[A];建筑结构(2009·增刊)——第二届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2009年
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8 杜宏彪;沈聚敏;;用于空间钢筋砼结构弹塑性分析的杆件多维恢复力模型[A];第六届全国结构工程学术会议论文集(第二卷)[C];1997年
9 张克实;张光;冯露;;用于单晶体滑移弹塑性有限变形分析的一种计算方法[A];疲劳与断裂2000——第十届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2000年
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1 记者  张宝敏;天津科技大学“大家庭”关爱贫困学子[N];中国教育报;2006年
2 本报记者 陈成智;为了少数民族地区的腾飞[N];海南日报;2007年
3 记者 林亚茗 通讯员 林晓涌;我省拟组建“广东科技大学”[N];南方日报;2006年
4 吴静;学为人师 求新务实[N];青岛日报;2006年
5 陈雪松陈晓玲 记者 胡毅;规范校园饮食制度 健全食品质量安全[N];中国食品质量报;2007年
6 胡晓伟;天津科技大学:彰显轻工特色 成果转化服务经济发展[N];天津日报;2008年
7 刘盈蓉 高韶华 马科林;雨湖工商打击传销不留空挡[N];湘潭日报;2008年
8 记者 韩晓玲 实习生 隆栋 通讯员 李灿华;首个县域发展研究中心落户武汉科技大学[N];湖北日报;2008年
9 ;“省心”才是硬道理[N];网络世界;2004年
10 任效良 路熙娜;高校怎样践行以人为本?[N];北方经济时报;2005年
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1 孙建琴;大跨度斜拉立体桁架的静动力非线性分析[D];西安建筑科技大学;2007年
2 常玉珍;钢—混凝土组合肋壳非线性分析[D];西安建筑科技大学;2007年
3 苏慈;大跨度刚性空间钢结构极限承载力研究[D];同济大学;2006年
4 张建民;大跨度钢管混凝土拱桥承载能力与施工控制研究[D];华南理工大学;2001年
5 周水兴;钢管初应力对钢管混凝土拱桥承载力的影响研究[D];重庆大学;2007年
6 陈彤;拉压不同模量弹性问题的数值研究[D];上海大学;2008年
7 黄弘读;采用虚拟层合单元法分析钢筋混凝土结构的极限承载能力[D];浙江大学;2001年
8 杨晓明;索拱结构体型及稳定性研究[D];西安建筑科技大学;2005年
9 宋旭明;大跨度自锚式悬索桥受力特性与极限承载力研究[D];中南大学;2009年
10 云迪;大跨中承式钢管混凝土拱桥静力及抗震性能[D];哈尔滨工业大学;2007年
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1 唐如意;钢—碳纤维混凝土组合肋壳弹塑性分析[D];西安建筑科技大学;2009年
2 刘凡荣;部分T型钢三角形钢屋架的次应力及极限承载力研究[D];西安建筑科技大学;2009年
3 盖卫明;大跨度钢桁拱桥的稳定与极限承载力研究[D];中南大学;2009年
4 何志辉;偏心受剪螺栓群的极限承载力[D];西安建筑科技大学;2009年
5 丁焕龙;型钢混凝土柱双向偏心受压正截面承载力研究[D];西安建筑科技大学;2009年
6 常广勋;长肢—字形截面柱抗震性能试验研究及理论分析[D];北京工业大学;2005年
7 何海军;扁平双层网壳抗震性能弹塑性分析[D];长安大学;2005年
8 于静儒;张拉索膜结构自振特性分析[D];哈尔滨工程大学;2007年
9 刘新春;钢框架结构体系受力性能及极限承载力分析[D];西安建筑科技大学;2007年
10 姚行友;高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压柱畸变屈曲试验与理论研究[D];西安建筑科技大学;2007年
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