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以索桁架作为柱间支撑的柔性边界索网结构是一种新型的结构形式,其与刚性边界的索网结构有着很大的区别。在受力体系上更加合理,更加充分地发挥材料的性能,有助于做成多跨连续结构,从而有效的解决大跨结构的受力以及材料选择的难题;在结构施工工艺上,采用整体张拉方法,比刚性边界索网结构的施工更加方便、快捷,然而作为一种新型结构形式其受力性能、计算方法及施工工艺等需要进行深入的研究与探讨。本文以天津一汽成品车停放场悬索工程为背景,其研究工作主要归纳为以下几个方面:(1)介绍了索网结构有限元找形方法和非线性方程组的求解方法,着重分析推导了支座移动法,并对计算方法作了简要介绍。应用有限元软件ANSYS进行了找形分析,并与其他找形方法进行对比分析,验证了ANSYS找形分析的合理性。
(2)建立了柔性边界索网结构体系计算模型。针对索桁架作为索网结构柔性支撑的特点建立了有限元分析模型,通过ANSYS分析软件进行了静力分析;并通过改变相关参数,探讨了不同因素对结构体系静力性能的影响。
(3)由于柔性边界索网结构体系是一种风敏感结构,在风荷载作用下会产生较大的变形和振动,需要进行动力特性的分析。为此,进行了柔性边界索网结构模态分析,同时就相关参数对自振频率和振型的影响做了分析对比。通过谐波法模拟风速时程,对柔性边界索网结构进行了风时程分析。
(4)结合工程实例,简要介绍了柔性边界索网结构的设计与施工工艺。