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轮辐式空间索膜结构的静态定性试验与损伤分析的探讨

作　者: 孙健美
导　师: 叶作楷；雷元新
学　校: 华南理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 索膜结构 ANSYS有限元定性试验结构损伤识别结构损伤修复
分类号: TU399
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 30次
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内容摘要

轮辐式全张拉索膜结构具有质量轻、受力合理以及可以跨越大跨度等优点。它是一种源于自行车车轮的构造,并结合膜材自重轻的特点由索、膜和周边的压环共同组成的一种新颖的结构体系。这种轮辐式结构由内拉环、径向拉索和外压环构成,通过对径向拉索施加预应力,形成外环受压,内环受拉的自平衡体系。结构内部的预应力水平以及分布对结构体系的刚度及工作性能起着至关重要的作用。然而轮辐式索膜结构在使用过程中,由于外界荷载及环境等因素的影响,有可能导致拉索产生预应力松弛,且当预应力的损失达到一定的程度后,结构的性态就会发生明显变化,可能造成危险。因此,对轮辐式空间索膜结构开展损伤监测和安全评估的研究是很有必要的,同时,结构的损伤修复与识别同样值得研究。本文以轮辐式空间索膜结构为研究对象,并对佛山世纪莲体育场屋盖结构的定性模型开展研究,通过对可能导致结构破坏需要重点研究和预警的损伤进行研究分类,并用ANSYS有限元分析程序作定性模型的建模,确定结构的基本模型,再进行数值模拟试验和定性模型试验,随后将结构上各点的实时响应与结构的基本模型相比较,通过对结构的完整性判断,研究各种损伤对结构的影响。结合ANSYS有限元分析程序作定性模型的建构,探讨轮辐式大跨度全张拉索膜结构损伤的识别,定量指导损伤修复工作的开展。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-19
  1.1 引言  10
  1.2 国内外研究现状  10-16
    1.2.1 前言  10
    1.2.2 损伤诊断的发展历程  10-11
    1.2.3 损伤诊断的目标  11
    1.2.4 结构损伤诊断方法概述  11-12
    1.2.5 基于静态测量数据的结构损伤识别方法  12-13
    1.2.6 基于动态测量数据的结构损伤识别方法  13-16
  1.3 工程概况  16-17
    1.3.1 背景工程  16-17
    1.3.2 试验模型  17
  1.4 本文的主要研究内容  17-18
  1.5 本章小结  18-19
第二章轮辐式空间索膜结构的定性试验  19-27
  2.1 定性试验模型的设计及制作  19-21
    2.1.1 定性模型的设计  19
    2.1.2 定性模型的制作与安装  19-20
    2.1.3 定性模型的加载和量测系统  20
    2.1.4 定性模型的试验项目  20-21
  2.2 定性模型的试验过程  21-26
    2.2.1 测量点的布置设计  21-22
    2.2.2 定性模型构件的标定  22-23
    2.2.3 定性模型静载试验  23-26
  2.3 本章小结  26-27
第三章定性模型试验的损伤分析  27-52
  3.1 引言  27
  3.2 非线性有限元理论分析  27-29
    3.2.1 有限元法基本思想  27-28
    3.2.2 建立基本方程  28
    3.2.3 找形分析  28
    3.2.4 找形实现过程  28-29
  3.3 定性的有限元模型建立  29-30
    3.3.1 建模假定  29
    3.3.2 有限元模型  29
    3.3.3 模型的校准  29-30
  3.4 全跨加载分析  30-33
  3.5 半跨加载分析  33-34
  3.6 索的损伤分析  34-47
    3.6.1 松弛一根谷索  34-36
    3.6.2 松弛一根脊索  36-37
    3.6.3 松弛相邻两根谷索  37-38
    3.6.4 松弛相邻两根脊索  38-40
    3.6.5 松弛相邻两根索  40-41
    3.6.6 松弛相邻三根索  41-43
    3.6.7 松弛相邻五根索  43-44
    3.6.8 松弛相邻七根索  44-45
    3.6.9 松弛相邻九根索  45-47
  3.7 支撑杆的沉降分析  47-49
    3.7.1 一根支撑杆沉降  47-48
    3.7.2 两根支撑杆沉降  48-49
  3.8 本章小结  49-52
第四章定性模型损伤的数值模拟  52-78
  4.1 引言  52
  4.2 索的数值损伤分析  52-60
    4.2.1 单根谷索的损伤  52-56
    4.2.2 单根脊索的损伤  56-60
  4.3 支座的数值沉降分析  60-65
  4.4 压环损坏的数值分析  65-71
    4.4.1 上压环的损伤  65-68
    4.4.2 下压环的损伤  68-71
  4.5 腹杆的数值损伤分析  71-76
    4.5.1 单根腹杆的损伤  71-74
    4.5.2 相交两腹杆的损伤  74-76
  4.6 本章小结  76-78
第五章定性模型的损伤修复  78-84
  5.1 引言  78
  5.2 单根索的损伤修复  78-80
    5.2.1 单根谷索的损伤修复  78-79
    5.2.2 单根脊索的损伤修复  79-80
  5.3 两根索的损伤修复  80-82
    5.3.1 相邻两谷索的损伤修复  80-81
    5.3.2 相邻两脊索的损伤修复  81-82
    5.3.3 相邻两脊谷索的损伤修复  82
  5.4 三根索的损伤修复  82-83
  5.5 本章小结  83-84
结论  84-86
参考文献  86-89
致谢  89

轮辐式空间索膜结构的静态定性试验与损伤分析的探讨

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