预应力索加固双层柱面网壳结构支座失效的力学性能研究与优化设计

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网壳结构广泛应用过程中发现,双层正交正放四角锥柱面网壳结构由于跨越空间大和传力路径的单向性,其支座水平反力较大,支座成为关键部位,但由于施工等原因,此类网壳结构支座失效经常发生。本文针对此类双层柱面网壳结构支座失效的加固进行了深入的研究,主要做了如下工作:(1)选用双层正交正放四角锥柱面网壳结构为分析对象,利用SAP2000有限元软件对其支座失效前后的静力、动力及稳定性能进行详细对比分析,得出了支座失效对其静力、动力和稳定性能影响的根本原因在于支座失效显著降低了结构的整体刚度,恶化了结构的静力特性、自振特性与失稳模态;(2)基于双层正交正放四角锥柱面网壳结构支座失效前后的静力、动力及稳定性能对比分析结论,确定了其最优的加固方法为:基于整体层次上增加结构整体刚度的加固方法进行加固,并首次提出了在结构支座处增设预应力索加固该类网壳结构支座失效的加固技术;(3)对预应力索加固双层正交正放四角锥柱面网壳结构支座失效的静力、动力及稳定性能进行非线性分析,并将加固前后分析结果进行对比,得出了增设预应力索可显著增加失效后结构的整体刚度,改善失效后结构的静力特性、自振特性与失稳模态,具有很好的加固效果;(4)对预应力索加固双层正交正放四角锥柱面网壳结构支座失效中索沿着跨向的不同布置位置、索施加预应力的大小、加固后的边界条件三方面进行优化分析,得出了在支座处满布预应力索、施加预应力大小的标准为拱顶的竖向位移为0,并释放其一端水平约束,可得到最优的加固效果;(5)选用重要的几何参数矢跨比,对预应力索加固双层正交正放四角锥柱而网壳结构支座失效进行几何参数分析,得出了增设预应力索能适应不同矢跨比下双层正交正放四角锥柱面网壳结构支座失效的加固,其加固效果均显著;(6)根据优化分析结论,选用张家港市南丰镇农贸市场的双层正交正放四角锥柱面网壳结构支座失效工程实例进行分析,得出了加固后结构的应力比峰值均小于1,位移峰值均小于短跨的1/400,加固后结构能满足安全使用的要求
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