预应力轴心受压钢柱承载力的研究

发布时间：2020-07-27 10:41

【摘要】：钢结构近些年得到了快速的发展,和它本身具备的一些优点是分不开的,例如轻质高强、施工方便等。目前很多结构工程师为了改善钢结构的性能,降低钢结构在荷载作用下的变形,在钢结构中施加预应力荷载,这大幅提高了钢材的利用率。预应力承压柱构件就是其中的一种,在横撑和预应力拉索的作用下很大程度上提高了结构构件的稳定性,故在结构中得到了广泛的认可。预应力承压柱是指在中间核心柱的周围利用横撑并利用预应力拉索对横撑施加横向约束,从而降低承压柱的计算长度,从而提高预应力承压柱轴向稳定性的一种运用预应力技术进行提高承载力承压柱类型。本文在查阅和总结相关预应力撑杆柱的研究内容的基础上,对预应力撑杆柱的横撑形式以及预应力拉索的方向进行改进,提出双转向预应力撑盘柱。本文提出的改进的预应力柱的形式,提出了一种新的约束形式,改变传统的不考虑端部因素的承压柱分析方法,双转向预应力撑盘柱在考虑中间弯曲变形的同时还利用了端部约束,极大的提高了承压柱的承载能力,进一步增强了预应力柱的经济性。同时,考虑到传统预应力柱试验失败的原因为在连接处被拉断,因此本文钢筋在连接部位采用滑动形式。本文主要研究内容有:首先本文介绍了不同形式柱的失稳形式,简要论述了有关预应力柱的稳定理论和稳定计算方法,利用预应力索撑等效弹簧刚度理论公式证明优化的正确性。并对本文的研究对象无预应力柱、单横隔撑杆柱、三横隔撑杆柱与本文的研究对象双转向撑盘柱的数值模拟进行了详细分析。观察不同预应力下四种模型的弹性屈曲结果,分析最优预应力约束下的模型的屈曲模态云图,并对相应模态下的双转向撑盘柱进行细部应力云图分析。数值模拟结果说明转向撑盘的加入提高了核心钢柱稳定承载力和刚度,得出双转向预应力柱是普通承压柱承载力的4.51倍,是目前常用的单横隔预应力柱特征值屈曲荷载的2.43倍,非线性屈曲荷载的2.17倍。并对双转向预应力撑盘柱进行比较分析,考虑预应力大小、转向盘位置分布以及转向盘大小等不同变量情况下承载力的变化,找出最佳参数。对不同预应力值下双转向撑盘柱弹性屈曲荷载值进行了记录,并得出相应变化规律;对转向盘位置的影响进行了分析,得出结屈曲荷载最佳值位置;对转向盘大小的影响进行了研究,并得出相应规律。最终根据分析结果,结合工程实际选取最优方案。
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU394
【图文】：

（a）单横隔 (b)三横隔 (c)撑杆形式 (d)双转向撑盘 (e)撑盘形式图 1-2 预应力柱形式Figure 1-2 Prestressed column主要研究内容如下：

(a) (b) (c) (d)图 2-1 多道横撑预应力承压柱计算模型Figure 2-1 Calculation model of prestressed bearing column with multiple transversebracing

图 2-2 对称屈曲模态Figure 2-2 Symmetric buckling mode当预应力承压柱在轴心受压荷载下产生的屈曲失稳模式为对称失稳时，其侧形位移产生变形而不产生转角变形，利用弹性小变形进行理论推导，得出拉

【参考文献】

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2 葛家琪;张爱林;杨维国;张国军;王树;张玲;;基于性能的大跨度钢结构设计研究[J];建筑结构学报;2011年12期

3 刘学春;许可冉;张爱林;;高性能钢预应力撑杆柱整体稳定性能研究[J];建筑结构学报;2011年11期

4 龙期亮;刘树堂;王国杰;侯贯泽;;基于APDL的网壳结构非线性稳定分析[J];钢结构;2011年03期

5 李英民;韩军;刘立平;;ANSYS在砌体结构非线性有限元分析中的应用研究[J];重庆建筑大学学报;2006年05期

6 舒赣平;侯善民;陈大好;包红燕;顾建;;内撑式预应力撑杆柱的稳定承载能力试验研究[J];建筑结构学报;2006年05期

7 陆赐麟;张爱林;张国军;;预应力钢结构学科的发展与深化[J];建筑钢结构进展;2006年02期

8 王景全,孙宝俊,朱凯;柱的预应力撑杆加固法[J];工业建筑;2004年02期

9 蒋华,程超;预应力撑杆横向张拉量ΔH值的讨论[J];四川建筑科学研究;2003年04期

10 葛培中;对预应力撑杆加固柱的探讨[J];建筑结构;2000年11期

本文编号：2771734