本文围绕跨度6m矢跨比0.4的单榀五心圆钢管拱桁架拟动力试验进行试验模型设计、实验的模型安装和试验过程模拟分析。首先根据实验室条件和施工情况,确定了拟动力试验的模型结构,然后用有限元分析软件对该试验模型进行数值分析,分析时考虑了结构的几何非线性效应和材料非线性效应。通过对该结构进行模态分析、静力分析以及时程分析,得到了该结构的模态结果、稳定性结果和三种地震波下的节点位移响应和单元应力响应等结果,找到了不同地震波下的临界破坏加速度峰值,并预测了该结构大概的破坏形态和破坏类型,为试验的顺利进行提供计算比照。本文主要工作如下:一、试验模型的设计:拱桁架模型截面采用倒三角形,三角形截面底边长0.3m,高0.3m,拱桁架跨度(上弦支座间距)6m,矢高2.4m。本试验所用到的钢管类型:上弦杆件选用焊管φ75. 5x3.5,下弦杆件选用焊管φ88. 5x3.75,腹杆和上弦斜撑杆选用焊管φ60x3.25,材质Q235。为了模型简化中能忽略杆件质量,在拱桁架上选择六个节点,各加2吨重的附加质量。二、试验过程模拟分析:1,对结构进行动力模态分析,求出结构的自振频率和对应振型。2,对结构进行特征值屈曲分析,求出结构的屈曲因子和屈曲模态。3,对结构进行非线性屈曲分析,求出结构的屈曲临界荷载,画出荷载-位移曲线。4,对所研究的拱桁架分别进行EL波、宁河波、人工波三种地震波的不同加速度峰值下的时程分析,画出其位移时程曲线和应力时程曲线。研究矢跨比为0.4的拱桁架的地震响应及破坏机理。三、通过本文的研究分析,得到如下的结论和成果:1,完成了拟动力试验模型的安装,加载装置的安装,确定了试验位移、应变测点的布置方案。2,通过非线性屈曲分析,得到了该模型的屈曲临界破坏荷载为55363N。3,通过对试验模型进行三种地震波作用下的动力时程分析得到:EL波和宁河波的负位移变化幅度较大,易发生结构的失稳破坏,而人工波正位移变化幅度较大,易发生结构的强度破坏。4,通过对试验模型进行三种地震波作用下的动力时程分析,得到宁河波作用下的动力响应最大,确定了拟动力试验将采用宁河波。不同加速度峰值下结构经历的阶段是不同的,大致可分为三类:(1)当地震加速度峰值为16000gal时,拱桁架控制节点14的负向位移为9.15mm,同时结构控制单元48的压应力为181MPa,没有超过屈服应力235MPa,拱桁架结构在该加速度峰值下将只经历弹性阶段。(2)当地震加速度峰值为24000gal时,拱桁架控制节点14的负向位移最大为24.27mm,同时结构控制单元48的最大压应力为235.34MPa,拱桁架结构在该加速度峰值下将有杆件进入塑性阶段。(3)当地震加速度峰值为32000gal时,拱桁架控制节点14的负向位移为243.6mm(静力情况下,该节点位移达到92mm,即发生屈曲破坏),同时结构控制单元48的压应力为350MPa,此时结构整体已经发生屈曲。四、本文数值分析及试验目的:本文对模型结构进行稳定性、静力和时程分析,目的就是得到跨度6m矢跨比0.4钢管拱桁架在不同地震不同加速度峰值下,最大变形和最大应力情况、破坏临界加速度峰值以及破坏形态,为拟动力试验的顺利进行提供可参照的有用的结论。