大跨度張弦桁架結構連續(xù)倒塌數值模擬及試驗研究.pdf

1、1968年英國Ronan Point公寓因爆炸導致的結構連續(xù)倒塌破壞首次引起了學者對結構連續(xù)倒塌問題的關注，迄今相關研究已開展四十多年。目前，有關連續(xù)倒塌研究的重心基本集中于以框架結構為代表的高層建筑物，而對大跨度空間結構較少有深入研究。張弦桁架結構作為一種新型大跨度空間結構，具有結構簡單、冗余度低等特點，其抵抗連續(xù)倒塌的問題更值得關注。
　　本文以大跨度張弦桁架結構為研究對象，對其進行連續(xù)倒塌數值模擬，同時對張弦桁架結構平面體系

2、進行了連續(xù)倒塌動力試驗研究，揭示了結構連續(xù)倒塌破壞機理，并且提出增強結構抗連續(xù)倒塌性能的設計措施，主要工作如下:
　　首先，對現(xiàn)有結構連續(xù)倒塌數值模擬方法做了介紹，基于顯式動力積分原理，本文運用ANSYS/LS-DYNA程序對張弦桁架結構進行連續(xù)倒塌數值模擬，詳細闡述了針對張弦桁架結構該程序的使用方法及關鍵問題。
　　張弦桁架結構下部拉索敏感性較高，屬關鍵構件，本文選取下部拉索作為初始破壞構件，研究在下部拉索發(fā)生破壞后剩余結

3、構的動力響應。以72m跨度張弦桁架結構分析模型為例，在不同荷載作用下對結構進行連續(xù)倒塌數值模擬，考察了在下部拉索發(fā)生破壞后結構位移、內力響應，計算了動力放大系數，給出了結構破壞模式并揭示了倒塌機理。分別通過改變大跨度張弦桁架結構中支座剛度、下部拉索截面積以及拉索瞬間失效時間等參數，分析對比各模型結構響應及動力放大系數等，探究多種因素對大跨度張弦桁架結構連續(xù)倒塌的影響。
　　設計了6m跨度的平面張弦桁架結構縮尺模型，對其進行下部拉索

4、突然失效后結構連續(xù)倒塌動力試驗研究。開發(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，能夠遠距離操作，設計簡單、可靠，可重復利用，具有較好的適用性。進行了材料拉伸試驗，得到試驗所用材料的應力-應變關系。采用泰斯特電子有限公司生產的TST3826F-L動靜態(tài)應變測試分析系統(tǒng)對結構的動態(tài)應變進行采集，采用IDS公司的UI-3370CP相機和FASTCAM公司的SA3type120K-M3相機兩套設備對結構的動態(tài)位移進行采集，

5、獲得剩余結構的動力響應。通過分析對比試驗結果與數值模擬結果，進一步揭示了張弦桁架結構的連續(xù)倒塌破壞機理，并驗證了基于ANSYS/LS-DYNA程序對張弦桁架結構進行連續(xù)倒塌數值模擬的準確性和可行性。
　　提出了一種增設備用索改進大跨度張弦桁架結構抗倒塌性能的措施。仍以72m跨度張弦桁架結構分析模型為例，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構的抗倒塌性能。通過與傳統(tǒng)張弦桁架進行位移、構件內力