充氣式張弦桁架基本力學(xué)性能研究.pdf

1、充氣式張弦桁架是在Tensairity結(jié)構(gòu)體系研究基礎(chǔ)上衍生出的一種大跨度空間結(jié)構(gòu)。其主要由三部分組成，即桁架、充氣氣囊、拉索，是一種新型的混合結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)利用氣囊充氣即可對結(jié)構(gòu)建立一定的預(yù)應(yīng)力，再進(jìn)行拉索補(bǔ)張拉而形成初始預(yù)應(yīng)力；充氣氣囊為桁架提供連續(xù)的彈性支撐，改善了桁架受力性能，并避免了張弦桁架中的撐桿穩(wěn)定問題；充分發(fā)揮了桁架、氣囊、拉索各部分構(gòu)件的材料優(yōu)勢；其受力明確，是一種自平衡的結(jié)構(gòu)，兼具剛性、柔性結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前

2、景。
　　本文主要以有限元軟件Abaqus為分析工具，以Rhino-Grasshopper輔助建模，建立了充氣式張弦桁架的精準(zhǔn)化有限元模型，完成了結(jié)構(gòu)自零態(tài)到初始態(tài)、再到荷載態(tài)的全過程數(shù)值分析。
　　理論方面推導(dǎo)了彈性支撐的簡支梁、固端梁力學(xué)響應(yīng)解析解，分析了溫克爾彈性支撐對梁受力性能的改善。重點(diǎn)研究了60m跨度、跨徑比為10的紡錘形和圓柱形氣囊充氣式張弦桁架由零態(tài)到初始態(tài)的變形和內(nèi)力、由初始態(tài)到三種工況下的荷載態(tài)的撓度及內(nèi)

3、力分布等靜力性能，獲得了紡錘形氣囊結(jié)構(gòu)的極限承載力與極限狀態(tài)。
　　針對60m跨度紡錘形和圓柱形氣囊的充氣式張弦桁架進(jìn)行了系統(tǒng)的參數(shù)分析。通過對紡錘形氣囊充氣式張弦桁架進(jìn)行跨徑比、充氣內(nèi)壓、拉索補(bǔ)張拉、桁架矢高與拉索垂距、桁架截面高度等參數(shù)的對比分析，總結(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對結(jié)構(gòu)靜力性能的影響規(guī)律。通過對圓柱形氣囊充氣式張弦桁架進(jìn)行跨徑比、充氣內(nèi)壓、拉索截面面積、桁架截面高度等參數(shù)的對比分析，總結(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對結(jié)構(gòu)靜力性能的影響規(guī)律。靜