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钢管混凝土双肢柱单腹板边柱肩梁受力性能研究
作 者: 王立虎
导 师: 何夕平
学 校: 安徽建筑工业学院
专 业: 结构工程
关键词: 钢管混凝土双肢柱 单腹板 肩梁 有限元分析 监测分析
分类号: TU398.9
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
钢管混凝土结构因其突出的承载力、抗变形能力和良好的延性性能近年来在我国得到广泛的应用。安徽首例工程实例是熔安动力重型钢构厂房工程,该工程采用双肢钢管混凝土柱作为厂房柱。但近年调查研究发现,由于多年的使用,厂房结构中钢管混凝土柱肩梁与吊车梁的连接部位出现了较多问题,主要表现有:①柱与吊车梁支座连接螺栓剪断;②支座垫板移位,甚至脱落。这些问题的存在对厂房的安全和正常使用造成不利影响。为克服上述问题,在最近的安徽合叉叉车重型压力机装配1#厂房工程中,对肩梁形式进行了设计改进。改进后的新型肩梁由于使用时间不长,其受力性能和设计方法存在哪些问题,哪些地方还有待于进一步完善还未表现出来。因此本文针对该工程新型肩梁的受力性能和设计方法进行分析,为类似工程应用提供借鉴。本文首先对钢管混凝土在国内外的应用和发展进行了阐述,介绍了钢管混凝土双肢柱单腹板肩梁受力性能理论分析方法,以安徽合叉叉车重型压力机装配1#厂房工程为研究对象,利用大型有限元软件ANSYS建立钢管混凝土柱单腹板肩梁有限元模型,通过焊接在单腹板肩梁上的表面应力计,运用先进的监测设备,实时跟踪监测在行车梁起吊重物运行时单腹板肩梁受力状况,并与模拟值进行对比分析,以此来验证有限元模型的正确性和可靠性。通过对边柱的数值模拟和实测分析,分析了肩梁在整个受力过程中的变形规律与应力分布特点。在此基础上,揭示肩梁腹板、上翼缘板的受力性能和受力规律。论文最后,相对于目前的肩梁设计方法,结合以上结论,对今后的单腹板肩梁设计提出意见和建议,可供工程设计时参考。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-8 目录 8-10 Contents 10-11 插图清单 11-12 表格清单 12-13 第一章 绪论 13-21 1.1 钢管混凝土结构 13-15 1.1.1 钢管混凝土结构的产生 13 1.1.2 钢管混凝土在国内外的应用和发展 13-15 1.2 钢管混凝土柱节点构造 15-19 1.2.1 钢管混凝土梁柱节点构造 15-17 1.2.2 钢管混凝土柱肩梁构造 17-19 1.3 研究内容和技术路线 19-21 1.3.1 研究内容 19 1.3.2 技术路线 19-21 第二章 钢管混凝土双肢柱单腹板肩梁受力性能理论分析 21-35 2.1 引言 21 2.2 钢管与核心混凝土的本构关系 21-28 2.2.1 钢材的力学性能 21-26 2.2.2 混凝土的本构关系 26-28 2.3 有限元分析的基本理论 28-33 2.3.1 有限变形的U.L形式 28-31 2.3.2 弹塑性强化的本构关系 31-33 2.4 本章小结 33-35 第三章 钢管混凝土双肢柱单腹板边柱肩梁现场实测分析 35-45 3.1 合叉叉车重型压力机厂房工程概述 35 3.2 监测点的选择 35 3.3 监测仪器的选择与焊接 35-38 3.3.1 振弦式传感器 35-38 3.3.2 仪器的焊接 38 3.4 监测数据的采集和分析 38-43 3.4.1 监测数据的采集 38-39 3.4.2 监测数据的分析 39-43 3.5 本章小结 43-45 第四章 钢管混凝土双肢柱单腹板肩梁有限元数值模拟分析 45-57 4.1 有限元法与ANSYS软件简介 45-46 4.1.1 有限元法 45 4.1.2 ANSYS软件简介 45-46 4.2 有限元模型的建立和加载 46-50 4.2.1 模型本构关系的确定与单元体的选择 46-48 4.2.2 模型的建立 48-49 4.2.3 模型边界条件的确定 49 4.2.4 模型荷载的施加和求解 49-50 4.3 有限元分析结果 50-55 4.3.1 腹板处的等效应力 50-52 4.3.2 上翼缘的等效应力 52-54 4.3.3 有限元模拟和实测数据的对比 54-55 4.4 本章小结 55-57 第五章 钢管混凝土双肢柱单腹板肩梁设计方法研究 57-63 5.1 概述 57 5.2 传统设计方法介绍 57-59 5.2.1 肩梁的内力计算 57-58 5.2.2 不考虑翼缘作用的计算方法(方法一) 58 5.2.3 考虑翼缘作用的计算方法一(方法二) 58-59 5.2.4 考虑翼缘作用的计算方法二(方法三) 59 5.3 现有肩梁设计方法的对比分析 59-60 5.4 对肩梁设计方法的建议 60-61 5.5 本章小结 61-63 第六章 结论与展望 63-65 6.1 结论 63 6.2 展望 63-65 参考文献 65-69 致谢 69-71 读研期间主要科研成果 71
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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 组合结构 > 其他组合结构
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