支座侧向刚度对浅拱面内稳定影响的数值研究

发布时间：2017-09-24 11:47

  本文关键词：支座侧向刚度对浅拱面内稳定影响的数值研究

  更多相关文章： 轻钢屋架 桁架浅拱 屈曲 几何非线性 抗侧刚度

【摘要】：本文针对工程中部分浅拱的下部支承柱提供的水平抗侧刚度不足的问题,结合已有拱的稳定性的研究理论,研究了水平支座侧向刚度对实腹式浅拱与桁架浅拱的影响,通过对实际检测工作中典型桁架拱的主要几何参数和下部支承形式的统计分析;确立了典型的实腹式浅拱和桁架浅拱屈曲分析的数值模型;首先,研究了侧向刚度对实腹式浅拱屈曲荷载的影响规律。然后,在弹簧支座浅拱屈曲荷载理论分析方法的基础上,基于支座位移协调条件建立了拱的拉杆与下部支承柱的联合抗推刚度;最后,运用截面惯性矩等效原理,将桁架浅拱等效为实腹式浅拱研究桁架浅拱的屈曲性能,并以实际工程为例,研究了水平支座侧向刚度对轻钢屋架中常见桁架拱的屈曲性能的影响规律。本文研究表明,实际工程中大量使用的桁架浅拱,其下部钢管柱或桁架柱的水平抗侧刚度无法满足传统的完全刚性假设。下部支承柱的水平抗侧刚度对实腹式浅拱的屈曲荷载大小与屈曲形式有较大影响。拉杆拱的拉杆与下部支承柱所提供的抗侧刚度二者互补;浅拱范围内,抛物线拱与圆弧拱差异很小。水平抗侧刚度对空间桁架浅拱屈曲性能的影响规律与对实腹式浅拱的影响规律相似,也因剪切效应等的不同而有差异。本文的主要创新点为详细研究拱的抗推刚度从无穷大到极小,结构由铰接拱变为曲梁的整个变化过程,详细地研究了大范围变化支座侧向刚度拱的屈曲性能变化;针对工程中浅拱普遍设置拉杆的情况,分析拉杆与下部支承柱的联合抗推刚度,更加贴近实际工程结构;运用截面惯性矩等效原理,在实腹式浅拱的基础上,研究水平弹簧支座对空间桁架浅拱屈曲的影响。
【关键词】：轻钢屋架 桁架浅拱 屈曲 几何非线性 抗侧刚度
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU399
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-12
• 主要符号12-14
• 1 绪论14-28
• 1.1 钢拱屋架在我国的发展14
• 1.2 钢拱屋架的分类14-15
• 1.3 本文研究的桁架浅拱屋架15-21
• 1.3.1 轻型桁架浅拱屋架的研究背景15-16
• 1.3.2 轻型桁架浅拱屋架的特点16-21
• 1.4 拱结构国内外研究现状21-25
• 1.4.1 拱的平面内线弹性稳定21-22
• 1.4.2 拱的面内非线性稳定22
• 1.4.3 桁架拱屋架面内稳定22-24
• 1.4.4 弹性支承拱屈曲的研究现状24-25
• 1.5 研究内容及研究方法25-28
• 1.5.1 本文的研究内容25
• 1.5.2 本文的研究目的25
• 1.5.3 本文的研究方法25-28
• 2 支座侧向刚度对实腹式浅拱的屈曲影响分析28-42
• 2.1 概述28
• 2.2 实腹式浅拱失稳类型28-34
• 2.2.1 结构的失稳类型28-31
• 2.2.2 浅拱的平面内失稳类型31-32
• 2.2.3 本文研究轻型桁架浅拱屈曲类型32-34
• 2.3 弹簧支座浅拱屈曲分析34-40
• 2.3.1 竖向平衡微分方程34-37
• 2.3.2 非线性平衡方程37
• 2.3.3 反对称屈曲分析37-38
• 2.3.4 对称屈曲分析38-40
• 2.4 小结40-42
• 3 支座侧向刚度对实腹式浅拱屈曲荷载影响数值分析42-54
• 3.1 概述42
• 3.2 水平弹簧支座实腹式浅拱屈曲数值分析建模42-45
• 3.2.1 计算方法选取42-43
• 3.2.2 单元选取及模型建立43-45
• 3.3 有限元数值分析45-50
• 3.3.1 抛物线模型数值分析45-47
• 3.3.2 圆弧拱模型数值分析47-50
• 3.4 计算结果分析50-51
• 3.5 小结51-54
• 4 支座侧向刚度联合拉杆对实腹式浅拱屈曲荷载影响分析54-66
• 4.1 概述54
• 4.2 拉杆与弹簧支座的等效化处理54-59
• 4.2.1 带拉杆与弹簧支座实腹式浅拱54-56
• 4.2.2 带弹簧支座的圆弧浅拱56-58
• 4.2.3 位移协调求解刚度等效关系58-59
• 4.3 联合抗推刚度关系验证59-62
• 4.3.1 用弹簧支座与拉杆总刚度和不变的模型验证59-60
• 4.3.2 用弹簧支座与拉杆刚度转化的模型验证60-62
• 4.4 带拉杆的水平弹簧支座拱的屈曲荷载分析62-64
• 4.4.1 抛物线浅拱与圆弧线浅拱比较62-63
• 4.4.2 抛物线浅拱与圆弧线浅拱屈曲荷载63-64
• 4.5 小结64-66
• 5 侧向刚度对空间桁架浅拱屈曲荷载影响分析66-88
• 5.1 概述66
• 5.2 侧向刚度对空间桁架浅拱屈曲荷载影响分析66-71
• 5.2.1 计算方法与假定66-68
• 5.2.2 单元选取及三维建模68-70
• 5.2.3 加载及模型求解70-71
• 5.3 有限元计算结果及分析71-86
• 5.3.1 特征值屈曲71-73
• 5.3.2 荷载位移曲线变化规律73-78
• 5.3.3 最大剪应力变化规律78-80
• 5.3.4 支座位移的变化规律80-82
• 5.3.5 等效简化实腹拱屈曲荷载分析82-86
• 5.4 小结86-88
• 6 主要结论与展望88-90
• 6.1 主要结论88-89
• 6.2 本文创新点89
• 6.3 研究展望89-90
• 致谢90-92
• 参考文献92-94

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本文编号：911256