拉线V型铁塔的优化设计与整体稳定性分析
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摘要
本文在对拉线V型铁塔非线性理论进行研究的基础上，进行了空间桁架体
系的大位移小应变分析和悬索体系的几何非线性分析，推导了空间桁架体系的
刚度矩阵及悬索的有限元模式，完善了索桁混合有限元法。
本文给出了实际工程中拉线V型铁塔优化设计的数学模型，指出了工程界
流行的优化设计方法存在的问题，提出了准满负荷法，并详细地阐述了结构准
满负荷设计的方法及其突出特点。
本文在矩阵位移法的基础上，提出了空间杆系结构整体稳定性的分析方法，
并推导出了空间杆系结构的几何刚度矩阵。并根据上述思想，采用荷载增量法
对拉线V型铁塔的整体稳定性做了详细的分析。
最后，文章针对拉线V型铁塔这一具体结构，形成了拉线V型铁塔内力分
析、优化设计、整体稳定性分析的完整算法。并基于理论分析，编制了拉线V
型铁塔内力分析、优化设计、整体稳定性分析的FORTRAN程序。通过某一类
拉线V型铁塔的实例研究计算，得出了对工程实际具有指导意义的结果。
Based on study of nonlinear theories of cable stayed v-shaped iron tower (CSVIT), this paper
analyzes the big displacement and small strain of space truss and geometric nonlinear character of
suspended cable, deducing the rigidity matrix of space truss and finite element model of
suspended cable, developing the mixed finite element method of space miss and suspended cable.
This paper gives the mathematical model of the space truss optimum design in practical
project, and points out the shortcomings of optimum method often applied by engineers. author
puts forward the quasi-full load method, and expatiate on the method and the peculiarity of quasi-
full load structural design in details.
Based on the matrix displacement method, author put forward the whole stability analysis
method of space truss, deducing the geometric rigidity matrix of space miss. According to above-
mentioned idea, this paper uses load increment method to analyze the stability of CSVIT.
Finally, aiming at the structure of CSVIT this paper provides the complete solution of force
analysis, optimum design and whole stability analysis. On the basis of theory analysis, author
develops the FORTRAN program of CSVIT for force analysis, optimum design and whole
stability analysis. Through calculating a case, author obtains the result corresponding with facts.
系的大位移小应变分析和悬索体系的几何非线性分析，推导了空间桁架体系的
刚度矩阵及悬索的有限元模式，完善了索桁混合有限元法。
本文给出了实际工程中拉线V型铁塔优化设计的数学模型，指出了工程界
流行的优化设计方法存在的问题，提出了准满负荷法，并详细地阐述了结构准
满负荷设计的方法及其突出特点。
本文在矩阵位移法的基础上，提出了空间杆系结构整体稳定性的分析方法，
并推导出了空间杆系结构的几何刚度矩阵。并根据上述思想，采用荷载增量法
对拉线V型铁塔的整体稳定性做了详细的分析。
最后，文章针对拉线V型铁塔这一具体结构，形成了拉线V型铁塔内力分
析、优化设计、整体稳定性分析的完整算法。并基于理论分析，编制了拉线V
型铁塔内力分析、优化设计、整体稳定性分析的FORTRAN程序。通过某一类
拉线V型铁塔的实例研究计算，得出了对工程实际具有指导意义的结果。
Based on study of nonlinear theories of cable stayed v-shaped iron tower (CSVIT), this paper
analyzes the big displacement and small strain of space truss and geometric nonlinear character of
suspended cable, deducing the rigidity matrix of space truss and finite element model of
suspended cable, developing the mixed finite element method of space miss and suspended cable.
This paper gives the mathematical model of the space truss optimum design in practical
project, and points out the shortcomings of optimum method often applied by engineers. author
puts forward the quasi-full load method, and expatiate on the method and the peculiarity of quasi-
full load structural design in details.
Based on the matrix displacement method, author put forward the whole stability analysis
method of space truss, deducing the geometric rigidity matrix of space miss. According to above-
mentioned idea, this paper uses load increment method to analyze the stability of CSVIT.
Finally, aiming at the structure of CSVIT this paper provides the complete solution of force
analysis, optimum design and whole stability analysis. On the basis of theory analysis, author
develops the FORTRAN program of CSVIT for force analysis, optimum design and whole
stability analysis. Through calculating a case, author obtains the result corresponding with facts.
引文
[1] 李廉锟。结构力学。北京：高等教育出版社，1996
[2] 龙驭球。结构力学。北京：高等教育出版社，1991
[3] J. Siddall, Optimal Engineering Design, MARCEL DEKKER, 1982
[4] O. K. Gupta, A Rafindran, Nonlinear Integer Programming and Discrete Optimization, Tran. Of ASME, Vol. 105, 1983
[5] 李炳威。结构优化设计。北京：人民交通出版社，1989
[6] 程耿东。工程结构优化设计基础。北京：水利电力出版社，1984
[7] 江爱川。结构优化设计。北京：清华大学出版社，1989
[8] 钱令希。工程结构优化设计。北京：水利电力出版社，1983
[9] 唐家祥、王仕统、裴若娟。结构稳定理论。北京：中国铁道出版社，1989
[10] 唐维新。高层建筑结构简化分析与实用设计。北京：中国建筑工业出版社，1991
[11] 张相庭，结构风压和风振计算。上海：同济大学出版社，1985
[12] 陈立周。工程离散变量优化设计方法。机械工业出版社，1989
[13] 朱伯芳、黎展眉、张璧城。结构优化设计原理与应用。水利电力出版社，1984
[14] 冯紫良、戴仁杰。杆系结构的计算分析。上海：同济大学出版社，1991
[15] 薛德明、戴仁杰、杨忠汉。计算结构力学。上海：同济大学出版社，1988
[16] 吴德心、谢仁物。结构力学的有限元法。北京：人民交通出版社，1991
[17] 330KV龙乌线拉线V型铁塔计算说明书
[18] 周廷藩、杨国贤。杆系结构程序设计。北京：人民交通出版社，1990
[19] 金问鲁。悬挂结构计算。北京：中国建筑工业出版社，1991
[20] 陈绍藩。钢结构设计原理。北京：科学出版社，1998
[21] 陈绍藩。钢结构稳定设计的几个基本概念。建筑结构，1994(6)
[22] 北京工业建筑设计院。塔桅钢结构设计。北京：中国建筑工业出版社，1972
[23] 刘北辰。工程计算力学——理论与应用。北京：机械工业出版社，1994
[24] 李为监、马文华、周纯钝、盛佐人。杆系结构计算原理及应用程序。上海：上海科学技术出版社，1982
[25] 邓建中、葛仁杰、程正兴。计算方法。西安：西安交通大学出版社，1985
[26] 平武输电线路工程拉铁塔设计总结。电力部中南电力设计院，1980
[27] 朱伯芳。有限单元法原理与应用。北京：水利电力出版社，1979
[28] 王勖成、邵敏。有限单元法原理和数值方法。北京：清华大学出版社，1997
[29] 钟万勰、丁殿明、程耿东。计算杆系结构力学。北京：水利电力出版社，1982
[30] 杨菊生、揽生瑞。有限元程序设计。西安：西安交通大学出版社，1988
[31] 曾刚、江东。AutoLISP编程技巧与实用程序。成都：四川大学出版社，1997
[32] 陈文贤。深入剖析AutoLISP。北京：学苑出版社，1994
[33] 吉晓民。AutoCAD及其二次开发技术。西安：西安电子科技大学出版社，1996
[34] 陈丽萍。硕士论文：拉线铁塔的非线性内力分析。
[35] T. Von Karman, The Engineer Grapples With Nonlinear Problems, Bulletin of American Mathematical Society, Vol. 46, No. 8, August, 1940
[36] Bathe. K. J, Finite Element Procedures in Engineering Analysis, Prentice-Hall, Inc, 1976
[37] Cook. R. D, Concepts and Applications of Finite Element Analysis, John Wiley & Sons, Inc, 1974
[38] 谭浩强、田淑清。FORTRAN77结构化程序设计。北京：清华大学出版社，1993
[39] S. P. 铁摩辛柯，J, M. 盖莱。弹性稳定理论。张福范译，科学出版社，1965
[40] J. S. 普齐米尼斯基。矩阵结构分析理论。王德荣译，国防工业出版社，1974
[41] 徐次达、华伯浩。固体力学有限元理论、方法和程序。北京：水利电力出版社，1983
[42] 刘正兴。结构分析程序设计基础。上海：上海交通大学出版社，1988
[43] 何君毅、林祥都。工程结构非线性问题的数值解法。北京：国防工业出版社，1994
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© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号 地址：北京市海淀区学院路29号 邮编：100083 电话：办公室：(+86 10)66554848；文献借阅、咨询服务、科技查新：66554700 |