钢棒作为新型的预应力材料,成为预应力索的很重要的一个分支,近两年,钢棒在大型空间结构中应用相当广泛,同时对钢棒的理论研究也在蓬勃发展,其良好的受力性能和新颖的建筑造型适应现代建筑发展的要求,具有广阔的应用前景。本文以有限元分析为主要手段,并在Ansys二次开发基础上,展开对钢棒张拉锚固体系的研究,对其计算理论、静力稳定性能及动力性能、施工工艺等方面进行了研究。基于对索单元的深入分析和有限元理论推导,并在对自重的影响因素进行了详细探讨后,提出了考虑自重影响的索单元开发的思路;充分利用基于Ansys的UPFs二次开发技术,开发用户索单元,并深入探讨了实现过程及开发技术,对类似的其它单元的开发有一定的参考价值。详细指出了索单元使用原则,并通过算例验证了用户索单元的可行性和适用性。通过对钢棒计算理论的推导,提出使用垂度折减系数a来引入钢棒抗弯刚度的影响,并进一步指出其两大影响因素;在此基础上,考虑系数a,形成修正索单元,并证明其对提高计算精度有一定的帮助;以柔索索长计算公式为基础,引入系数a,推导了钢棒索长的计算公式,对比计算表明引入系数a对索长计算有一定的影响。通过对钢棒作为下弦的索拱静力稳定性能分析,证实钢棒张拉锚固体系由于其较强的平面外稳定性,使得结构的静力稳定性有较大的提高。通过对钢棒动力反应的分析,表明预应力对其自身的影响较大,在相同预应力情况下,钢棒的抗风性能要强于柔索,但一般情况下,钢棒在低预应力时,刚度较小,自身抗弯刚度对其刚度影响不大,其抗风性能较弱。 对钢棒张拉锚固体系的组成、材料特性、张拉设备、防腐措施、节点构造等方面进行了总结,并将其与柔索的特性作了一些对比,加深了对钢棒张拉锚固体系的理解。通过对钢棒螺纹连接的接触有限元分析,发现螺牙性能对钢棒的连接性能有着重要的影响。最后,对钢棒体系预应力施加方式进行了系统的总结,对具体张拉工艺也进行了分析,并重点对预起拱施加预应力这一方法作了详细介绍。