目錄
序
前言
主要變量和符號說明
第1章 概論 1
1.1 索桿系統(tǒng)的特點 1
1.2 傳統(tǒng)的索結(jié)構(gòu) 3
1.2.1 懸索橋 3
1.2.2 塔線系統(tǒng) 4
1.2.3 懸索屋蓋 5
1.2.4 索桁架橋 8
1.3 拉索-網(wǎng)格結(jié)構(gòu) 9
1.3.1 預(yù)應(yīng)力網(wǎng)格結(jié)構(gòu) 9
1.3.2 斜拉網(wǎng)格結(jié)構(gòu) 10
1.4 索桿張力結(jié)構(gòu) 12
1.4.1 張拉整體 12
1.4.2 索穹頂 15
1.4.3 環(huán)形索桁結(jié)構(gòu) 17
1.4.4 月牙形索桁結(jié)構(gòu) 19
1.4.5 桅桿支承斜拉索網(wǎng)系統(tǒng) 20
1.5 可運(yùn)動的索桿機(jī)構(gòu) 21
1.5.1 空間可展結(jié)構(gòu) 21
1.5.2 Pantadome 23
1.5.3 索桿張力結(jié)構(gòu)的成形施工 25
1.6 可大變形的索桿結(jié)構(gòu) 27
1.6.1 荷載緩和體系 27
1.6.2 大型射電望遠(yuǎn)鏡的支承索網(wǎng) 27
1.7 本書的主要內(nèi)容 29
第2章 單元分析 33
2.1 桿單元 33
2.1.1 基本特性 33
2.1.2 幾何條件 33
2.1.3 平衡條件 35
2.1.4 物理條件 36
2.1.5 單元剛度矩陣 36
2.2 單索的力學(xué)性能 37
2.2.1 基本假定 37
2.2.2 單索的形狀 37
2.2.3 荷載沿跨度均勻分布的單索 39
2.2.4 荷載沿索長均勻分布的單索 39
2.2.5 承受非均勻分布荷載的單索 41
2.3 單索的協(xié)調(diào)方程 42
2.3.1 索的長度 42
2.3.2 協(xié)調(diào)方程 43
2.3.3 拉索單元 45
2.4 懸鏈線索單元的剛度矩陣 47
2.4.1 切線剛度矩陣 47
2.4.2 弦向剛度 50
第3章 桿系的靜動特征 52
3.1 基本問題 52
3.2 Maxwell準(zhǔn)則 54
3.3 桿系的基本方程 54
3.3.1 平衡方程 54
3.3.2 幾何方程 55
3.3.3 物理方程 57
3.3.4 有限元基本方程 57
3.4 平衡矩陣準(zhǔn)則 57
3.4.1 靜力特征 57
3.4.2 運(yùn)動特征 58
3.4.3 奇異值分解 59
3.4.4 桿系的分類 60
3.5 桿件層面的幾何可變性分析 61
3.5.1 必需桿的判別 61
3.5.2 多桿撤除的幾何不變性判別 63
3.5.3 算例 65
第4章 桿系的可動性及機(jī)構(gòu)運(yùn)動路徑 67
4.1 運(yùn)動控制方程 67
4.2 可動性判別 69
4.2.1 平衡矩陣準(zhǔn)則的局限性 69
4.2.2 高階協(xié)調(diào)條件 70
4.2.3 算例 71
4.3 運(yùn)動路徑求解 72
4.3.1 基本求解策略 72
4.3.2 極值點 74
4.4 運(yùn)動路徑的分岔 78
4.4.1 確定性路徑和分岔路徑 78
4.4.2 算例 79
4.5 鉸接板機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析 81
4.5.1 三角形鉸接板單元 81
4.5.2 平面四邊形鉸接板單元 83
4.5.3 運(yùn)動路徑跟蹤策略 85
4.5.4 算例 85
第5章 桿系的穩(wěn)定性 90
5.1 問題的引出 90
5.2 能量準(zhǔn)則 92
5.3 幾何非線性方程 93
5.3.1 基本方程 93
5.3.2 切線剛度矩陣的解析表達(dá)式 94
5.4 桿系的幾何穩(wěn)定性 94
5.5 桿系機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定條件 96
5.5.1 機(jī)構(gòu)的一般穩(wěn)定條件 96
5.5.2 預(yù)應(yīng)力機(jī)構(gòu) 98
5.5.3 受荷機(jī)構(gòu) 99
5.6 無窮小機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性 101
第6章 預(yù)張力 104
6.1 產(chǎn)生預(yù)張力的條件 104
6.1.1 拉索產(chǎn)生預(yù)張力的本質(zhì) 105
6.1.2 預(yù)張力維持的結(jié)構(gòu)條件 105
6.1.3 不可預(yù)應(yīng)力桿件的判別 106
6.2 剛性結(jié)構(gòu)預(yù)張力的簡便分析 107
6.3 分級分批張拉分析 111
6.3.1 設(shè)計工況的特殊性 111
6.3.2 施工張拉分析方法 111
6.3.3 算例 112
6.4 預(yù)張力的監(jiān)測及補(bǔ)償 115
6.4.1 基本公式 116
6.4.2 預(yù)張力偏差的監(jiān)測 117
6.4.3 預(yù)張力偏差的識別和調(diào)整 119
6.4.4 算例 121
6.4.5 討論 124
第7章 預(yù)應(yīng)力桿系機(jī)構(gòu)的找形 126
7.1 力密度法 127
7.2 動力松弛法 129
7.3 有限元法 132
第8章 受荷桿系機(jī)構(gòu)的運(yùn)動 134
8.1 受荷桿系機(jī)構(gòu)的工程特點 134
8.2 運(yùn)動路徑跟蹤的有限元法 135
8.2.1 基本方程 135
8.2.2 弧長法求解策略 136
8.2.3 平面連桿機(jī)構(gòu)的提升形態(tài) 138
8.2.4 空間桿系機(jī)構(gòu)的頂升形態(tài) 141
8.3 運(yùn)動形態(tài)的穩(wěn)定性分析 143
8.3.1 穩(wěn)定性判別 143
8.3.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動路徑上的奇異點 143
8.3.3 分岔路徑的跟蹤 145
8.3.4 平面連桿機(jī)構(gòu)的提升穩(wěn)定性 147
8.3.5 空間桿系機(jī)構(gòu)的頂升穩(wěn)定性 151
第9章 松弛索桿機(jī)構(gòu)的形態(tài)分析 154
9.1 問題的描述 154
9.2 松弛索桿機(jī)構(gòu)的找形 155
9.2.1 單元分析 155
9.2.2 力密度法 159
9.2.3 動力松弛法 161
9.2.4 算例 162
9.3 索桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析 165
9.3.1 弧長法自動跟蹤策略 165
9.3.2 形態(tài)穩(wěn)定性和分岔路徑 167
9.4 索桿張力結(jié)構(gòu)的施工成形分析 169
9.4.1 環(huán)形索桁結(jié)構(gòu) 169
9.4.2 索穹頂 174
第10章 預(yù)張力偏差及張拉控制 179
10.1 隨機(jī)索長誤差 179
10.2 預(yù)張力偏差 180
10.2.1 索長誤差與張力偏差的關(guān)系 180
10.2.2 索力控制法的預(yù)張力偏差計算 181
10.2.3 隨機(jī)預(yù)張力偏差 182
10.2.4 靈敏度矩陣的特征值 183
10.3 主動索的優(yōu)選 184
10.3.1 結(jié)構(gòu)預(yù)張力偏差的有界性 184
10.3.2 最不利預(yù)張力偏差的近似解 185
10.3.3 主動索的優(yōu)選方法 186
10.4 桅桿支承斜拉索網(wǎng)的張拉分析 188
10.4.1 結(jié)構(gòu)模型 188
10.4.2 不同施工方案的預(yù)張力偏差 189
10.4.3 結(jié)構(gòu)最不利預(yù)張力偏差 191
10.4.4 張拉索的優(yōu)選 195
第11章 索桿張力結(jié)構(gòu)的剛度解析 199
11.1 基本問題 199
11.2 單元剛度對結(jié)構(gòu)剛度的貢獻(xiàn) 201
11.3 結(jié)構(gòu)剛度的特征空間分解 204
11.4 結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵剛度及其動力模態(tài)測試 206
11.4.1 關(guān)鍵剛度 206
11.4.2 動力測試的目標(biāo)模態(tài) 207
11.5 單元剛度的貢獻(xiàn)度指標(biāo) 209
11.5.1 子空間剛度 209
11.5.2 零彈性剛度的單元貢獻(xiàn)度 209
11.5.3 關(guān)鍵剛度的單元貢獻(xiàn)度 210
11.6 算例 210
11.7 討論 216
參考文獻(xiàn) 218
作者及其課題組成員發(fā)表的相關(guān)文章 223