自平衡式索托结构关键问题研究
自平衡式索托桁架结构是索托结构的一种特殊形式，它与体外施力式索托桁架结构的主要区别在于拉索两端的锚固位置不同。在自平衡式索托桁架结构中，拉索采用自锚方式，索的利用效率更高，结构的受力更合理。 首先，本文对自平衡式索托桁架结构的转换节点进行研究，研究分析了转换节点的静力性能。通过将拉索与桁架接触的节点与桁架上的对应节点在切线方向建立变刚度弹簧单元，径向进行自由度耦合的方法对转换节点进行简化处理;并利用此方法在有限元模型中模拟转换节点处的预应力损失，同时对转换节点进行摩阻试验;为保证结构的安全性，预应力损失取1％～2％。 其次，研究分析了布索方案、预应力水平和桁架高跨比对结构静力性能的影响。本文中将拉索折点布置在反弯点和反弯点内外两侧，建立三种布索方案的结构模型，分析三种方案中拉索位置对结构静力性能的影响，结果表明当转换节点位于桁架结构反弯点时，结构整体静力性能更好;建立预应力与非预应力模型，统一两种模型的弦杆和腹杆应力比控制标准，应用Midas软件分析预应力对结构静力性能的影响，结果显示自平衡式索托桁架结构体系优于非预应力桁架结构体系;改变预应力大小，分析预应力水平对自平衡式索托桁架结构静力性能的影响，结果表明预应力水平的合理取值范围是30～35％;建立不同桁架高跨比的结构模型，分析桁架高跨比对结构静力性能的影响，综合考虑结构的经济性和静力性能，桁架高跨比的合理取值范围是1/16～1/18。 最后，利用有限元软件分析了布索方案、预应力水平和桁架高跨比对结构稳定性的影响。结果显示:预应力水平对结构稳定性的影响不明显，拉索布置形式对结构稳定性有明显影响，桁架高跨比对结构稳定性有显著影响。对结构的整体稳定性进行分析表明，预应力拉索的存在，有效的控制了结构的极限变形。同时考虑几何非线性和材料非线性时，自平衡式索托结构体系的稳定性能相对更好。
自平衡式索托;桁架结构;转换节点;静力性能;摩阻试验
北京交通大学
硕士
结构工程
杨维国
2013
中文
TU323.4
78
2014-02-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）