20世纪80年代,美国工程师Geiger提出了一种新型、实用的大跨度空间铰接体系,即索穹顶结构。索穹顶具有受力合理、自重较轻、成本较低、外形美观等特点。近几十年来,索穹顶的发展得到了长足的进步,并且该结构体系具有广阔的发展前景。碳纤维复合材料(CFRP)是一种先进的复合材料,具有轻质、高强、耐疲劳、耐腐蚀等特点。所以除了在军事、航空、航天等领域备受青睐,近年来也逐渐应用于各种工程结构中。但目前,将碳纤维复合材料用于索穹顶结构的只有本课题组完成的自然科学基金项目将碳纤维复合材料应用于索穹顶结构。本文结合课题组所做的Geiger型CFRP索穹顶静力试验,对CFRP索穹顶初始预应力的确定与静力性能进行了分析。本文主要做了以下几个方面的研究。由于索穹顶模型的制作、安装和施加预应力等环节中存在着较多的误差,试验模型与分析计算所采用的理想索穹顶模型的尺寸、节点坐标和初始预应力等存在一些区别。本文在试验的基础上建立了 Geiger型CFRP索穹顶的缺陷模型。该模型与理想模型相比更加贴近试验时真实的索穹顶结构。用ANSYS迭代计算出了 CFRP缺陷模型的初始预应力,并将结果与试验模型测得的数据和理想模型计算出的结果进行了比较。由于实际工程中存在各种因素导致的误差,索穹顶各构件的初始预应力与理想模型的计算值存在一定的差距,因此研究具有不同初始预应力的索穹顶的受力性能具有工程实际意义。本文分别研究了脊索、斜索、环索、压杆初始预应力的改变对Geiger型CFRP索穹顶的索杆内力和节点位移的影响。本文还研究了 Geiger型CFRP索穹顶在受到满布荷载、半布荷载和四分之一布荷载的作用下各索杆的内力及位移的变化情况。并且在此基础上还讨论了在不同荷载作用下,具有不同初始预应力的索穹顶的内力和位移的变化。最后,对Geiger型CFRP索穹顶的理想模型和缺陷模型进行了失效分析,并且将两者结果进行了对比。