斜拉結(jié)構(gòu)的魯棒性及其抗連續(xù)倒塌性能研究

為減少意外事件下大跨空間結(jié)構(gòu)的倒塌事故，本項(xiàng)目針對應(yīng)用廣泛的斜拉結(jié)構(gòu)，研究其魯棒性、抗連續(xù)倒塌性能和倒塌控制策略。結(jié)合敏感性分析思想，充分考慮到空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)非線性明顯的特征，提出了一種基于切線剛度的重要構(gòu)件判斷方法，進(jìn)一步驗(yàn)證了剛度矩陣的行列式比結(jié)構(gòu)穩(wěn)定因子更適合作為結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。分別定義了無荷載作用下的構(gòu)件重要性系數(shù)和荷載作用下的重要性系數(shù)，通過算例分析了不同支座條件、構(gòu)件剛度、荷載等級和荷載分布形式對構(gòu)件重要性的影響及相應(yīng)的變化規(guī)律。將構(gòu)件失效前后桿件應(yīng)變能的變化作為結(jié)構(gòu)魯棒性的衡量指標(biāo)，提出一種空間結(jié)構(gòu)的對稱性搜索和判斷的方法，利用群論修正求解策略，提高計(jì)算效率。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合構(gòu)件自身的可靠度，進(jìn)行斜拉結(jié)構(gòu)的魯棒性研究。采用全過程動力分析方法和合適的參數(shù)，分別對斜拉結(jié)構(gòu)在內(nèi)索、邊索、角索斷裂失效的情況下進(jìn)行抗連續(xù)倒塌能力分析。在設(shè)計(jì)荷載組合下控制結(jié)構(gòu)不同的平均應(yīng)力比值，得到不同構(gòu)件截面大小的結(jié)構(gòu)模型，然后對這些模型進(jìn)行動力放大系數(shù)的研究。進(jìn)行考慮初始缺陷的空間結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌靜力仿真分析，并編制斜拉結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌數(shù)值模擬程序，給出了ANSYS中基于等效荷載卸載法的結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的具體分析流程，研究結(jié)構(gòu)在初始桿件失效后的內(nèi)力重分布機(jī)制與結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌機(jī)理，并分析合理的初始預(yù)應(yīng)力水平和分布。提出斜拉結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的設(shè)計(jì)方法，并結(jié)合天津梅江會展中心結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)，探討大跨空間結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌的設(shè)計(jì)方法，并給出結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的措施。設(shè)計(jì)折紙型屈曲約束構(gòu)件代替結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵桿件，提高斜拉結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力。本項(xiàng)目的完成將對我國大跨空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展起到重要作用。

為減少意外事件下大跨空間結(jié)構(gòu)的倒塌事故，本項(xiàng)目針對應(yīng)用廣泛的斜拉結(jié)構(gòu)，研究其魯棒性、抗連續(xù)倒塌性能和倒塌控制策略。從能量角度出發(fā)，結(jié)合敏感性分析思想，提出一種構(gòu)件重要性判斷方法；并提出一種空間結(jié)構(gòu)的對稱性搜索和判斷的方法，利用群論修正求解策略，提高計(jì)算效率。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合構(gòu)件自身的可靠度，進(jìn)行斜拉結(jié)構(gòu)的魯棒性研究。利用向量式有限元方法編制斜拉結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌數(shù)值模擬程序，研究斜拉結(jié)構(gòu)在初始桿件失效后的內(nèi)力重分布機(jī)制與結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌機(jī)理，并分析合理的初始預(yù)應(yīng)力水平和分布。用折紙型屈曲約束構(gòu)件代替結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵桿件，提高斜拉結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力；并研究檁條、屋面板對斜拉結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力的作用。為驗(yàn)證連續(xù)倒塌數(shù)值模擬方法和結(jié)果的正確性，進(jìn)行斜拉結(jié)構(gòu)及利用倒塌控制策略加強(qiáng)后斜拉結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌動力試驗(yàn)研究；在模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)、施工建議。本項(xiàng)目的完成將對我國大跨空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展起到重要作用。

輸電塔結(jié)構(gòu)體系具有塔體高、跨距大、柔性強(qiáng)等高聳塔體和大跨度結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)，輸電塔-線體系對導(dǎo)（地）線斷線荷載的反應(yīng)敏感。在極端條件，容易發(fā)生動態(tài)倒塌破壞，導(dǎo)致輸電塔多米諾骨牌式地倒塌,使整條線路癱瘓。為了進(jìn)一步完善輸電塔塔線體系抗連續(xù)倒塌分析理論，提出一種考慮三維整體效應(yīng)的塔線體系抗連續(xù)倒塌理論計(jì)算方法，本項(xiàng)目對斷線荷載作用下輸電塔-線體系的抗連續(xù)倒塌能力及其魯棒性設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究。主要包括三方面的工作：.（1）輸電塔塔線體系連續(xù)倒塌三維整體效應(yīng)的試驗(yàn)研究。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善輸電塔線體系連續(xù)倒塌評價(jià)準(zhǔn)則。.（2）輸電塔線體系連續(xù)倒塌非線性有限元分析。對考慮初始狀態(tài)及動力效應(yīng)的輸電塔線體系連續(xù)倒塌破壞機(jī)理進(jìn)行深入研究。.（3）根據(jù)能量動力災(zāi)變分析方法，結(jié)合半剛性連接理論，完善輸電塔-線體系的魯棒性設(shè)計(jì)方法。

前言

第1章緒論

第2章結(jié)構(gòu)重要構(gòu)件判斷方法

第3章基于頻率靈敏度的關(guān)鍵構(gòu)件判斷方法研究

第4章考慮初始缺陷的空間結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌靜力仿真分析

第5章索失效的模擬方法研究

第6章?lián)螚U截面和間距對連續(xù)倒塌的影響

第7章應(yīng)力比值法研究張弦結(jié)構(gòu)的動力放大系數(shù)

第8章提高結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的措施

第9章新廣州火車站屋蓋結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能分析

第10章天津梅江會展中心抗連續(xù)倒塌性能分析 2100433B

本書對預(yù)應(yīng)力張弦結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌分析方法、抗連續(xù)倒塌性能、提高抗連續(xù)倒塌能力的措施等進(jìn)行了系統(tǒng)研究。具體內(nèi)容包括：根據(jù)大跨空間結(jié)構(gòu)的受力特性和荷載特點(diǎn)，提出基于頻率靈敏度的對稱分組方法來判斷大跨空間結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)件；在ANSYS上二次開發(fā)出空間結(jié)構(gòu)靜力仿真分析程序，為空間結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)提供依據(jù)；提出采用預(yù)應(yīng)力等效荷載法模擬張弦結(jié)構(gòu)的拉索失效；給出防止張弦結(jié)構(gòu)發(fā)生上弦局部破壞和撐桿連鎖破壞的充分條件；提出采用應(yīng)力比值法研究張弦結(jié)構(gòu)的動力放大系數(shù)。結(jié)合新廣州火車站和天津梅江會展中心張弦結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)，探討大跨空間結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的設(shè)計(jì)方法，提出多種張弦結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的措施。