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索膜结构的初始形状确定及张拉施工模拟分析

耿艳丽  
【摘要】:车辐式张拉索膜结构造型适应力强,力学性能好,充分体现了结构的轻巧、高强等特点,其作为索膜结构的一种现今逐渐被广泛运用于大跨度结构中。由于目前大跨度结构的规模越来越大,施工复杂,合理的施工技术及安装方案是结构成形的首要保证,同时对结构成形后的受力状态也有着直接的影响。为确保施工过程安全与安装完成后结构可靠,因此有必要进行张拉施工全过程模拟分析以预先确定合理的施工方案,切实有效地指导实际张拉施工过程安全顺利的进行。 本文首先在阅读大量相关文献并进行总结工作的基础上,基于非线性有限元理论,考虑结构自重的影响,采用有限元软件Strand7对车辐式结构进行了找形分析。在找形分析的基础上对结构进行非线性静力计算,结果满足规范要求,验证了找形结果的合理性与可靠性,为后续的施工模拟分析打下基础。 随后,本文较全面地介绍了张拉索膜结构施工模拟分析的理论基础,并对现有张拉索膜结构常用的施工方法和施工模拟方法进行介绍。讨论了正分析法与反分析法的原理和特点,比较得出本文车辐式张拉结构的施工模拟方法。 参考现有的施工方法,本文采用张拉径向索法对车辐式张拉结构进行施工张拉,采用反分析法进行施工全过程模拟。对分析过程中出现的收敛性问题进行分析并提出解决方案。最后得到施工成形过程中结构的几何形状和构件内力的变化规律及施工各阶段的控制参数。 本文最后重点针对施工张拉反分析模拟的不足之处,基于Strand7将模型在Cable单元的状态下引入千斤顶单元,模拟实际施工中的牵引索,对径向索的张拉就位过程进一步模拟分析,得到的结果与实际规律和数据相符。表明基于Strand7平台的千斤顶单元可以改进反分析法的不足之处,使之更好的运用于张拉索膜结构的施工模拟分析中。


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