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)的索結構 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)格結構 9
1.3.1 預應力網(wǎng)格結構 9
1.3.2 斜拉網(wǎng)格結構 10
1.4 索桿張力結構 12
1.4.1 張拉整體 12
1.4.2 索穹頂 15
1.4.3 環(huán)形索桁結構 17
1.4.4 月牙形索桁結構 19
1.4.5 桅桿支承斜拉索網(wǎng)系統(tǒng) 20
1.5 可運動的索桿機構 21
1.5.1 空間可展結構 21
1.5.2 Pantadome 23
1.5.3 索桿張力結構的成形施工 25
1.6 可大變形的索桿結構 27
1.6.1 荷載緩和體系 27
1.6.2 大型射電望遠鏡的支承索網(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 平衡矩陣準則 57
3.4.1 靜力特征 57
3.4.2 運動特征 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 桿系的可動性及機構運動路徑 67
4.1 運動控制方程 67
4.2 可動性判別 69
4.2.1 平衡矩陣準則的局限性 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 鉸接板機構的運動分析 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式 94
5.4 桿系的幾何穩(wěn)定性 94
5.5 桿系機構的穩(wěn)定條件 96
5.5.1 機構的一般穩(wěn)定條件 96
5.5.2 預應力機構 98
5.5.3 受荷機構 99
5.6 無窮小機構的穩(wěn)定性 101
第6章 預張力 104
6.1 產(chǎn)生預張力的條件 104
6.1.1 拉索產(chǎn)生預張力的本質(zhì) 105
6.1.2 預張力維持的結構條件 105
6.1.3 不可預應力桿件的判別 106
6.2 剛性結構預張力的簡便分析 107
6.3 分級分批張拉分析 111
6.3.1 設計工況的特殊性 111
6.3.2 施工張拉分析方法 111
6.3.3 算例 112
6.4 預張力的監(jiān)測及補償 115
6.4.1 基本公式 116
6.4.2 預張力偏差的監(jiān)測 117
6.4.3 預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 預應力桿系機構的找形 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 受荷桿系機構的運動 134
8.1 受荷桿系機構的工程特點 134
8.2 運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 平面連桿機構的提升形態(tài) 138
8.2.4 空間桿系機構的頂升形態(tài) 141
8.3 運動形態(tài)的穩(wěn)定性分析 143
8.3.1 穩(wěn)定性判別 143
8.3.2 機構運動路徑上的奇異點 143
8.3.3 分岔路徑的跟蹤 145
8.3.4 平面連桿機構的提升穩(wěn)定性 147
8.3.5 空間桿系機構的頂升穩(wěn)定性 151
第9章 松弛索桿機構的形態(tài)分析 154
9.1 問題的描述 154
9.2 松弛索桿機構的找形 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 索桿機構的運動分析 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 索桿張力結構的施工成形分析 169
9.4.1 環(huán)形索桁結構 169
9.4.2 索穹頂 174
第10章 預張力偏差及張拉控制 179
10.1 隨機索長誤差 179
10.2 預張力偏差 180
10.2.1 索長誤差與張力偏差的關系 180
10.2.2 索力控制法的預張力偏差計算 181
10.2.3 隨機預張力偏差 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 結構預張力偏差的有界性 184
10.3.2 最不利預張力偏差的近似解 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 結構模型 188
10.4.2 不同施工方案的預張力偏差 189
10.4.3 結構最不利預張力偏差 191
10.4.4 張拉索的優(yōu)選 195
第11章 索桿張力結構的剛度解析 199
11.1 基本問題 199
11.2 單元剛度對結構剛度的貢獻 201
11.3 結構剛度的特征空間分解 204
11.4 結構的關鍵剛度及其動力模態(tài)測試 206
11.4.1 關鍵剛度 206
11.4.2 動力測試的目標模態(tài) 207
11.5 單元剛度的貢獻度指標 209
11.5.1 子空間剛度 209
11.5.2 零彈性剛度的單元貢獻度 209
11.5.3 關鍵剛度的單元貢獻度 210
11.6 算例 210
11.7 討論 216
參考文獻 218
作者及其課題組成員發(fā)表的相關文章 223