钻石型轮辐结构构型与受力性能研究

本文给出了钻石型轮辐结构的构型规则,并对其预应力态和张拉成形方法进行了探讨.通过1∶15缩尺模型试验,考察钻石型轮辐结构施工张拉成型的可行性,检验屋盖结构的受力性能,验证数值模拟方法与试验结果的一致性.研究钻石型轮辐结构成形态的动力特性以及在活荷载、风荷载和温度作用下的结构变形和构件内力以及断索对结构性能的影响,重点考察中间撑杆高度变化对结构受力性能的影响.缩尺模型试验结果表明,提升下径索所需张拉设备数量较少,施工方便;对于结构的成形态和静力加载工况,实测与数值模拟得到的内环节点标高、索力、结构变形具有较好的一致性.有限元分析结果表明,中间撑杆高度对结构动力特性、构件内力和结构变形的影响较为显著.在结构的成形态,随着中间撑杆高度增大,上径索索力随之加大,内环撑杆由受压变为受拉,中间撑杆的压力迅速增大.大跨度轮辐结构刚度较小,设置中间撑杆后,有利于提高结构的竖向刚度,减小在竖向荷载、特别是在风荷载作用下的变形.此外,半跨荷载作用下结构的竖向变形大于满跨荷载,而正、负温差对结构的内力与变形均不起控制作用.断索引起紧邻径索索力突然增大,次邻径索与环索索力的变化幅度则很小.对于钻石型轮辐结构,中间撑杆高度不宜大于内环撑杆高度.