大数据-算法-大跨度斜拉立体桁架的静动力非线性分析.pdf

【大数据与算法在大跨度斜拉立体桁架分析中的应用】 大跨度斜拉立体桁架是一种结合了斜拉索、立体桁架和塔柱的结构系统，因其造型美观、杆件较少、节点简洁、施工方便而被广泛认为是具有发展潜力的大跨度杂交结构。在大数据和算法的背景下，这种结构的静动力非线性分析显得尤为重要，因为它能够帮助工程师们精确预测和优化结构的性能。 论文《大跨度斜拉立体桁架的静动力非线性分析》由孙建琴博士撰写，指导教师为吴敏哲教授，详细探讨了结构的几何非线性分析理论。论文基于连续介质力学，阐述了U.L格式和T.L格式的差异，并提供了空间杆单元、空间梁单元和索单元的切线刚度矩阵计算方法。 论文深入研究了大跨度斜拉立体桁架的合理形态，包括桁架截面、斜拉索布置和塔柱设计，分析了双塔柱三跨和单塔柱两跨结构体系的计算模型及静载荷作用下的位移和内力特性。作者还考察了关键设计参数如拉索间距、塔柱高度、塔柱刚度、桁架高度和拉索刚度对结构静力特性的影响，为初步设计提供了指导。 论文中，作者分析了导致几何非线性的原因，对两种结构体系的几何非线性影响程度进行了深入探讨。通过考虑大位移、垂度效应以及两者共同作用下的几何非线性分析，发现在桁架内力中，垂度效应比大位移效应更显著。斜拉索的非线性影响通常较小，而桁架轴力和塔柱弯矩的非线性效应则更为突出。 论文还进行了线性、几何非线性、材料非线性和双重非线性极限承载力分析，揭示了仅依赖线性分析或几何非线性分析可能会高估结构的极限承载能力。实际上，材料非线性对极限承载能力起着决定性作用。此外，作者分析了塔柱高度、桁架高度、索距、拉索刚度和预张力对极限承载能力的影响，进一步探讨了结构的稳定性。 在预张力的研究中，论文首次提出了一种预应力斜拉结构拉索卸除后的迭代法，简化了计算过程，降低了计算量，且适用于单根或多根索的卸除情况。 通过对结构自振特性的分析，发现该结构具有较长的自振周期和密集的频谱，建议在振型分解反应谱法中采用CQC振型组合法，并选取20阶振型进行组合。论文还研究了地震作用下的结构地震响应特点，进行了弹塑性地震反应计算，以确定结构的薄弱部位，为抗震设计提供依据。 论文选择了竖向地震波进行时程分析和竖向反应谱分析，研究了大跨度斜拉立体桁架在竖向地震作用下的内力系数及其分布规律，发现内力系数不仅与场地和烈度有关，还与结构形式和跨度有关，这对新型结构体系的抗震设计具有重要指导意义。 这篇博士论文通过大数据和算法的应用，深入研究了大跨度斜拉立体桁架的静态和动态特性，提供了宝贵的工程设计参考，并为未来进一步研究奠定了基础。关键词涵盖了大跨度斜拉立体桁架、非线性有限元法、极限承载力、预张力、自振特性、弹塑性分析和竖向地震内力系数等方面。