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大跨度张弦立体桁架受力性能研究
摘要：
本论文研究了大跨度张弦立体桁架的受力性能，分析了桁架的结构特点与受力特点、纵向杆件与斜交杆件的受力分析、节点的受力分析、桁架的荷载分析与优化等方面。研究表明，大跨度张弦立体桁架具有优异的刚度和承载能力，可以适用于大型场馆、机场、桥梁等建筑或工程中。
关键词：大跨度、张弦立体桁架、受力性能、纵向杆件、斜交杆件、节点、荷载分析、优化
一、引言
大跨度张弦立体桁架是指跨度大于50米，由上下两层桁架构成的钢结构桁架体系，中间由张拉索作为斜向拉索加固。它具有结构简单、刚度高、承载能力强、经济适用的特点，广泛应用于大型场馆、机场、桥梁等工程领域。
本文对大跨度张弦立体桁架的受力性能进行了研究，着重分析了桁架的结构特点与受力特点、纵向杆件与斜交杆件的受力分析、节点的受力分析、桁架的荷载分析与优化等方面。通过数学分析与模拟计算，得出了桁架的受力性能，为设计和施工提供了参考。
二、桁架的结构特点与受力特点
大跨度张弦立体桁架由上下两层桁架构成，中间通过张拉索相互加固。其结构特点如下：
1.上下两层桁架构成三维空间桁架体系，具有良好的稳定性和刚度；
2.上下两层桁架通过斜交杆件和节点连接，构成整体稳定的桥式结构；
3.桁架中的张拉索发挥了很好的抗弯、抗剪、抗扭作用，提高了整个结构的承载能力；
4.桁架中的各个杆件受力均匀，结构的强度和钢材的利用率都比较高。
桁架的受力特点如下：
1.受荷方式：桁架主要受重荷载和风荷载，其中重荷载包括自重和人工荷载，风荷载主要是横向风压力；
2.受力形式：桁架的受力形式主要是纵向拉力和压力、弯曲力、剪力、扭矩和挠度等；
3.桁架的受力传递方式为节点传递方式，不同节点间的承载能力不同，因此需要根据节点位置和受力情况确定节点型式和尺寸。
三、纵向杆件与斜交杆件的受力分析
纵向杆件是桁架中沿桥梁主轴方向设置的杆件，主要承受压力和拉力作用。斜交杆件是桁架中负责稳定和支撑的杆件，主要承受压力和拉力作用。
对于纵向杆件和斜交杆件，其受力分析主要根据受力平衡条件和几何尺寸进行分析。对于纵向杆件，若荷载均匀，则其总荷载为集中荷载的一半。对于斜交杆件，在拉压作用下会受到弯曲力，因此需要根据几何尺寸和受力情况进行受力分析，确定其受力状态。
四、节点的受力分析
节点是桁架中承担节点传递方式的构件，其承载力决定了整个桁架的承载能力。节点受力分析主要包括节点受力计算和节点型式确定。
根据节点的受力分析结果，可以确定节点的型式和尺寸，以保证节点的承载能力和整个桁架的承载能力。
五、桁架的荷载分析与优化
桁架的荷载分析主要基于结构的受力平衡原理，考虑到桁架体系的三维结构特点和斜向拉索的作用，利用有限元分析进行计算，并对荷载分析结果进行优化和调整。
结合优化结果，对桁架的构造进行调整，以保证桁架的承载能力和整个结构的稳定性。
六、结论
本文研究了大跨度张弦立体桁架的受力性能，分析了桁架的结构特点与受力特点、纵向杆件与斜交杆件的受力分析、节点的受力分析、桁架的荷载分析与优化等方面。研究表明，大跨度张弦立体桁架具有优异的刚度和承载能力，可以适用于大型场馆、机场、桥梁等建筑或工程中。