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后湖斜拉桥钢管混凝土转换区应力研究

作　者: 冯涛华
导　师: 霍凯成
学　校: 武汉理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 圆端形钢管混凝土节点应力子模型
分类号: U448.38
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 29次
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内容摘要

近年来,钢管混凝土的应用在全球范围内越来越广泛,由于其结合了钢管和混凝土两者的优点,具有承载力高,塑性和韧性好,施工方便,耐火性能较好,经济效益好等优点。由于其特殊的优点和研究的不断的深入,研究者发现钢管混凝土和钢筋混凝土结合柱的结合处即转换区(节点)处为结构的最复杂最薄弱点,是结构计算模型的关键即结构设计中的关键部位更是施工的难点,同时节点构造的复杂程度对结构综合造价的影响至关重要。研究一种传力机理明确合理,制作安装和浇灌混凝土简便的钢管混凝土转换区(节点)是推广钢管混凝土结构应用的关键所在。对于钢管混凝土构件的设计理论在国内已日趋成熟,而钢管混凝土节点的设计理论还不统一,有必要深入研究分析,了解节点处工作机理,确保不同结构类型连接处的结构安全。武汉市黄陂区后湖大桥采用圆端形钢管混凝土作为主塔,关于此类形状转换的方法和措施,现行的钢管混凝土结构设计和施工规程尚未涉及。本文在试验资料与数值模拟的基础上,对钢管混凝土柱和钢筋混凝土柱的转换节点应力进行探讨。首先,本文介绍了后湖大桥主塔施工中传感器的布置方案和测试工况,将测试工况分为轴压受力工况和偏压受力工况,进而分析圆端形钢管混凝土塔柱节点在不同工况下的受力性能。其次,通过建立整个塔柱的有限元模型,综合考虑各种因素做出合理假定,采用合理的单元及材料本构关系,计算并提取节点处的应力值,将理论值和实测数据对比分析,得出理论值和实测值吻合较好,并分析得出圆端形钢管混凝土节点应力的最不利位置及随工况的变化趋势。再次,借助圣维南原理,建立塔柱转换区(节点)处的子模型,精确分析节点处应力,并比较粗糙数据,分析其差异,并验证粗糙模型的结论。通过实测数据,模拟计算,得出圆端形钢管混凝土塔柱节点处的应力变化规律,找到节点的应力最不利位置。并对实验的理论分析提出不足之处,给出以后研究者建议。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 钢管混凝土的发展史  10-11
  1.2 钢管混凝土结构的特点  11-13
  1.3 钢管混凝土结构的发展与应用  13
  1.4 钢管混凝土转换结构的发展和应用  13-16
  1.5 问题的提出  16-17
第2章本项目的主要研究工作及应力监测  17-28
  2.1 本课题概况  17-20
  2.2 测点布置方案  20-23
    2.2.1 测点布置  20-21
    2.2.2 测点布置  21
    2.2.3 测试元件和仪器  21-22
    2.2.4 测试工况  22-23
    2.2.5 应变补偿  23
  2.3 数据结果及分析  23-26
  2.4 小结  26-28
第3章有限元模型及计算分析  28-43
  3.1 有限元软件简介  28
  3.2 ANSYS软件功能简介  28-29
  3.3 计算模型模型参数  29-34
    3.3.1 模型参数假定  29
    3.3.2 单元  29-32
    3.3.3 实体常数  32
    3.3.4 模型材料  32-34
  3.4 加载并分析数据  34-42
    3.4.1 计算数据与实测数据对比曲线  38-39
    3.4.2 计算结果分析  39-42
  3.5 小结  42-43
第4章子模型方法细部分析节点处应力  43-55
  4.1 子模型  43-45
    4.1.1 子模型介绍  43
    4.1.2 分析步骤  43-44
    4.1.3 子模型分析技术的优点  44
    4.1.4 应该注意的问题  44-45
  4.2 圣维南原理介绍  45-46
  4.3 子模型计算结果  46-49
  4.4 子模型与原模型对比分析  49-53
  4.5 结论与设计建议  53-55
    4.5.1 结论  53
    4.5.2 设计建议  53-55
第5章结论与展望  55-57
  5.1 结论  55
  5.2 展望  55-57
参考文献  57-60
致谢  60-61
攻读硕士学位期间发表的论文  61

后湖斜拉桥钢管混凝土转换区应力研究

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