索杆系统分析 理论与方法PDF电子书下载

第1章 概论 1

1.1索杆系统的特点 1

1.2传统的索结构 3

1.2.1悬索桥 3

1.2.2塔线系统 4

1.2.3悬索屋盖 5

1.2.4索桁架桥 8

1.3拉索-网格结构 9

1.3.1预应力网格结构 9

1.3.2斜拉网格结构 10

1.4索杆张力结构 12

1.4.1张拉整体 12

1.4.2索穹顶 15

1.4.3环形索桁结构 17

1.4.4月牙形索桁结构 19

1.4.5桅杆支承斜拉索网系统 20

1.5可运动的索杆机构 21

1.5.1空间可展结构 21

1.5.2Pantadome 23

1.5.3索杆张力结构的成形施工 25

1.6可大变形的索杆结构 27

1.6.1荷载缓和体系 27

1.6.2大型射电望远镜的支承索网 27

1.7本书的主要内容 29

第2章 单元分析 33

2.1杆单元 33

2.1.1基本特性 33

2.1.2几何条件 33

2.1.3平衡条件 35

2.1.4物理条件 36

2.1.5单元刚度矩阵 36

2.2单索的力学性能 37

2.2.1基本假定 37

2.2.2单索的形状 37

2.2.3荷载沿跨度均匀分布的单索 39

2.2.4荷载沿索长均匀分布的单索 39

2.2.5承受非均匀分布荷载的单索 41

2.3单索的协调方程 42

2.3.1索的长度 42

2.3.2协调方程 43

2.3.3拉索单元 45

2.4悬链线索单元的刚度矩阵 47

2.4.1切线刚度矩阵 47

2.4.2弦向刚度 50

第3章 杆系的静动特征 52

3.1基本问题 52

3.2Maxwell准则 54

3.3杆系的基本方程 54

3.3.1平衡方程 54

3.3.2几何方程 55

3.3.3物理方程 57

3.3.4有限元基本方程 57

3.4平衡矩阵准则 57

3.4.1静力特征 57

3.4.2运动特征 58

3.4.3奇异值分解 59

3.4.4杆系的分类 60

3.5杆件层面的几何可变性分析 61

3.5.1必需杆的判别 61

3.5.2多杆撤除的几何不变性判别 63

3.5.3算例 65

第4章 杆系的可动性及机构运动路径 67

4.1运动控制方程 67

4.2可动性判别 69

4.2.1平衡矩阵准则的局限性 69

4.2.2高阶协调条件 70

4.2.3算例 71

4.3运动路径求解 72

4.3.1基本求解策略 72

4.3.2极值点 74

4.4运动路径的分岔 78

4.4.1确定性路径和分岔路径 78

4.4.2算例 79

4.5铰接板机构的运动分析 81

4.5.1三角形铰接板单元 81

4.5.2平面四边形铰接板单元 83

4.5.3运动路径跟踪策略 85

4.5.4算例 85

第5章 杆系的稳定性 90

5.1问题的引出 90

5.2能量准则 92

5.3几何非线性方程 93

5.3.1基本方程 93

5.3.2切线刚度矩阵的解析表达式 94

5.4杆系的几何稳定性 94

5.5杆系机构的稳定条件 96

5.5.1机构的一般稳定条件 96

5.5.2预应力机构 98

5.5.3受荷机构 99

5.6无穷小机构的稳定性 101

第6章 预张力 104

6.1产生预张力的条件 104

6.1.1拉索产生预张力的本质 105

6.1.2预张力维持的结构条件 105

6.1.3不可预应力杆件的判别 106

6.2刚性结构预张力的简便分析 107

6.3分级分批张拉分析 111

6.3.1设计工况的特殊性 111

6.3.2施工张拉分析方法 111

6.3.3算例 112

6.4预张力的监测及补偿 115

6.4.1基本公式 116

6.4.2预张力偏差的监测 117

6.4.3预张力偏差的识别和调整 119

6.4.4算例 121

6.4.5讨论 124

第7章 预应力杆系机构的找形 126

7.1力密度法 127

7.2动力松弛法 129

7.3有限元法 132

第8章 受荷杆系机构的运动 134

8.1受荷杆系机构的工程特点 134

8.2运动路径跟踪的有限元法 135

8.2.1基本方程 135

8.2.2弧长法求解策略 136

8.2.3平面连杆机构的提升形态 138

8.2.4空间杆系机构的顶升形态 141

8.3运动形态的稳定性分析 143

8.3.1稳定性判别 143

8.3.2机构运动路径上的奇异点 143

8.3.3分岔路径的跟踪 145

8.3.4平面连杆机构的提升稳定性 147

8.3.5空间杆系机构的顶升稳定性 151

第9章 松弛索杆机构的形态分析 154

9.1问题的描述 154

9.2松弛索杆机构的找形 155

9.2.1单元分析 155

9.2.2力密度法 159

9.2.3动力松弛法 161

9.2.4算例 162

9.3索杆机构的运动分析 165

9.3.1弧长法自动跟踪策略 165

9.3.2形态稳定性和分岔路径 167

9.4索杆张力结构的施工成形分析 169

9.4.1环形索桁结构 169

9.4.2索穹顶 174

第10章 预张力偏差及张拉控制 179

10.1随机索长误差 179

10.2预张力偏差 180

10.2.1索长误差与张力偏差的关系 180

10.2.2索力控制法的预张力偏差计算 181

10.2.3随机预张力偏差 182

10.2.4灵敏度矩阵的特征值 183

10.3主动索的优选 184

10.3.1结构预张力偏差的有界性 184

10.3.2最不利预张力偏差的近似解 185

10.3.3主动索的优选方法 186

10.4桅杆支承斜拉索网的张拉分析 188

10.4.1结构模型 188

10.4.2不同施工方案的预张力偏差 189

10.4.3结构最不利预张力偏差 191

10.4.4张拉索的优选 195

第11章 索杆张力结构的刚度解析 199

11.1基本问题 199

11.2单元刚度对结构刚度的贡献 201

11.3结构刚度的特征空间分解 204

11.4结构的关键刚度及其动力模态测试 206

11.4.1关键刚度 206

11.4.2动力测试的目标模态 207

11.5单元刚度的贡献度指标 209

11.5.1子空间刚度 209

11.5.2零弹性刚度的单元贡献度 209

11.5.3关键刚度的单元贡献度 210

11.6算例 210

11.7讨论 216

参考文献 218

作者及其课题组成员发表的相关文章 223