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某类简易桁架浅拱屋架稳定承载力分析

作　者: 黄韶晶
导　师: 阴可
学　校: 重庆大学
专　业: 岩土工程
关键词: 桁架浅拱小刚度非线性屈曲分析整体稳定缺陷极限状态
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

近年来钢管桁架拱屋架的应用越来越广,尤其是浅拱形式的屋架在仓储设施、小型厂房、公共建筑中得到了大量的应用,桁架浅拱屋架的稳定问题也因此显得日益重要起来。本文结合一批简易桁架浅拱屋架的检测资料,借鉴现有关于拱结构的研究结论和方法,对这种小刚度特性的简易桁架浅拱屋架进行数值分析,得到其整体稳定承载性能以及缺陷的影响作用。根据对现场检测资料的分析,简易屋架最主要的特点就是屋架中桁架浅拱的长细比大,刚度小,容易出现失稳,因此本文主要从屋架的稳定性能分析入手对这类简易屋架进行研究,研究的内容有以下几方面:①总结以往对拱结构稳定的研究,归纳出桁架浅拱的失稳特点,并通过理论分析、数值分析的方法对简易屋架面内和面外的整体稳定承载能力进行分析,确定屋架的稳定极限承载力;②通过数值分析方法研究各种缺陷对简易屋架承载力的不利影响,并找出主要的影响因素;③分析简易屋架在荷载效应基本组合作用下的受力状态,参考相关可靠性鉴定资料对屋架稳定方面的安全性能进行评价。本文得出了如下的主要研究结论:①在非线性屈曲分析中,桁架浅拱由于抗弯刚度小,在面内面外稳定性分析中容易出现很大的弯曲和弯扭变形,引发整体失稳;②由于桁架浅拱整体刚度小,固定支座与铰接支座对于屋架极限承载力的影响几乎相等;③加载分析中桁架浅拱的拱脚处下弦杆最先屈服,局部破坏后屋架内力发生重分布,屋架尚能承载,但弦杆屈服后的屋架继续承载能力很小,局部破坏后的强度和刚度不能利用;④腹杆与弦杆刚度相差很大,节点刚度作用不明显,腹杆可视作两端铰接轴心受压杆件进行稳定性分析;⑤在数值分析中考虑以初弯曲为主的初始缺陷,以及锈蚀等缺陷对屋架承载力的影响很大,焊缝的破坏同样能严重削弱屋架承载力;⑥对简易屋架的受力状态进行了分析,发现在荷载效应基本组合作用下,屋架已接近极限状态,安全储备严重不足,不适合继续承载。本文对某类简易桁架浅拱屋架进行了整体稳定性以及缺陷影响方面的分析,所取得的分析结果为检测加固工程上对此类屋架的整体稳定性分析提供了一个理论参考,具有有益的工程参考价值。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-18
  1.1 轻钢屋架在我国的发展  8
  1.2 轻钢屋架的分类  8-10
  1.3 本文研究的简易桁架浅拱屋架  10-15
    1.3.1 简易桁架浅拱屋架的研究背景  10-12
    1.3.2 钢结构事故及特点  12-14
    1.3.3 桁架拱的研究现状  14-15
  1.4 研究内容和研究方法  15-18
    1.4.1 本文的研究内容  15-16
    1.4.2 本文的研究目的  16
    1.4.3 本文的研究方法  16-18
2 简易屋架中桁架浅拱的稳定性能分析  18-34
  2.1 概述  18
  2.2 拱的稳定分析基本方程  18-25
    2.2.1 曲杆平面弯曲的基本方程  18-20
    2.2.2 各种轴线拱的平面屈曲荷载  20-21
    2.2.3 轴向变形和剪切变形对屈曲荷载的影响  21-25
  2.3 桁架浅拱的稳定分析  25-31
    2.3.1 结构失稳类型  26-28
    2.3.2 浅拱的平面内稳定  28-30
    2.3.3 浅拱平面外稳定  30-31
   2.4 本文研究的简易桁架浅拱屋架失稳特点  31-33
  2.5 本章小结  33-34
3 简易屋架整体稳定承载力的数值分析  34-50
  3.1 概述  34
  3.2 简易桁架浅拱屋架稳定承载力数值分析  34-40
    3.2.1 计算方法及假定  34-35
    3.2.2 三维建模  35-37
    3.2.3 加载及求解  37-40
  3.3 有限元计算结果及分析  40-49
    3.3.1 平面内稳定极限承载力计算结果及分析  40-47
    3.3.2 平面外稳定极限承载力计算结果及分析  47-49
  3.4 本章小结  49-50
4 简易屋架整体稳定承载力影响因素分析  50-64
  4.1 概述  50
  4.2 承载力影响因素分述  50-61
    4.2.1 初始缺陷的影响  50-53
    4.2.2 杆件截面锈蚀的影响  53-55
    4.2.3 支座约束作用的影响  55-57
    4.2.4 节点焊缝的影响  57-59
    4.2.5 腹杆稳定性的影响  59-61
  4.3 本章小结  61-64
5 简易屋架稳定性能的安全评价  64-70
  5.1 概述  64
  5.2 简易屋架失稳破坏的主要原因  64-67
    5.2.1 引言  64
    5.2.2 屋架荷载分析  64-65
    5.2.3 屋架失稳破坏的判定准则  65-66
    5.2.4 风荷载的影响  66-67
  5.3 简易桁架浅拱屋架的安全性能评价  67-69
  5.4 本章小结  69-70
6 结语  70-72
  6.1 本文结论  70-71
  6.2 有待深入的问题  71-72
致谢  72-74
参考文献  74-78
附录  78

某类简易桁架浅拱屋架稳定承载力分析

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