大跨度張弦桁架結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究.pdf

1、1968年英國(guó)Ronan Point公寓因爆炸導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌破壞首次引起了學(xué)者對(duì)結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌問(wèn)題的關(guān)注，迄今相關(guān)研究已開(kāi)展四十多年。目前，有關(guān)連續(xù)倒塌研究的重心基本集中于以框架結(jié)構(gòu)為代表的高層建筑物，而對(duì)大跨度空間結(jié)構(gòu)較少有深入研究。張弦桁架結(jié)構(gòu)作為一種新型大跨度空間結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、冗余度低等特點(diǎn)，其抵抗連續(xù)倒塌的問(wèn)題更值得關(guān)注。
　　本文以大跨度張弦桁架結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行連續(xù)倒塌數(shù)值模擬，同時(shí)對(duì)張弦桁架結(jié)構(gòu)平面體系

2、進(jìn)行了連續(xù)倒塌動(dòng)力試驗(yàn)研究，揭示了結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌破壞機(jī)理，并且提出增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的設(shè)計(jì)措施，主要工作如下:
　　首先，對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌數(shù)值模擬方法做了介紹，基于顯式動(dòng)力積分原理，本文運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA程序?qū)埾诣旒芙Y(jié)構(gòu)進(jìn)行連續(xù)倒塌數(shù)值模擬，詳細(xì)闡述了針對(duì)張弦桁架結(jié)構(gòu)該程序的使用方法及關(guān)鍵問(wèn)題。
　　張弦桁架結(jié)構(gòu)下部拉索敏感性較高，屬關(guān)鍵構(gòu)件，本文選取下部拉索作為初始破壞構(gòu)件，研究在下部拉索發(fā)生破壞后剩余結(jié)

3、構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。以72m跨度張弦桁架結(jié)構(gòu)分析模型為例，在不同荷載作用下對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行連續(xù)倒塌數(shù)值模擬，考察了在下部拉索發(fā)生破壞后結(jié)構(gòu)位移、內(nèi)力響應(yīng)，計(jì)算了動(dòng)力放大系數(shù)，給出了結(jié)構(gòu)破壞模式并揭示了倒塌機(jī)理。分別通過(guò)改變大跨度張弦桁架結(jié)構(gòu)中支座剛度、下部拉索截面積以及拉索瞬間失效時(shí)間等參數(shù)，分析對(duì)比各模型結(jié)構(gòu)響應(yīng)及動(dòng)力放大系數(shù)等，探究多種因素對(duì)大跨度張弦桁架結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌的影響。
　　設(shè)計(jì)了6m跨度的平面張弦桁架結(jié)構(gòu)縮尺模型，對(duì)其進(jìn)行下部拉索

4、突然失效后結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌動(dòng)力試驗(yàn)研究。開(kāi)發(fā)了一種能夠有效模擬拉索瞬間失效的觸發(fā)裝置，該裝置利用電磁控制，能夠遠(yuǎn)距離操作，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、可靠，可重復(fù)利用，具有較好的適用性。進(jìn)行了材料拉伸試驗(yàn)，得到試驗(yàn)所用材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。采用泰斯特電子有限公司生產(chǎn)的TST3826F-L動(dòng)靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試分析系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變進(jìn)行采集，采用IDS公司的UI-3370CP相機(jī)和FASTCAM公司的SA3type120K-M3相機(jī)兩套設(shè)備對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)位移進(jìn)行采集，

5、獲得剩余結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。通過(guò)分析對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果，進(jìn)一步揭示了張弦桁架結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌破壞機(jī)理，并驗(yàn)證了基于ANSYS/LS-DYNA程序?qū)埾诣旒芙Y(jié)構(gòu)進(jìn)行連續(xù)倒塌數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性和可行性。
　　提出了一種增設(shè)備用索改進(jìn)大跨度張弦桁架結(jié)構(gòu)抗倒塌性能的措施。仍以72m跨度張弦桁架結(jié)構(gòu)分析模型為例，本文給出了4種備用索方案，考察了采用不同備用索方案的大跨度張弦桁架斷索后剩余結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能。通過(guò)與傳統(tǒng)張弦桁架進(jìn)行位移、構(gòu)件內(nèi)力