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预应力混凝土—钢组合风电塔架穿筋连接段结构性能研究

发布时间:2018-04-08 15:10

  本文选题:预应力混凝土—钢组合塔架 切入点:开孔板穿筋连接 出处:《湖南大学》2015年硕士论文


【摘要】:随着世界能源与环境危机加剧,风能作为一种清洁的可在生能源越来越受到各国政府和研究机构的重视。当前,风力发电的单机装机容量不断增大,塔架的高度不断增高,传统钢制塔架底部直径大、运输困难、经济性差等问题日益突出。预应力混凝土—钢组合风力发电塔架是一种可以有效解决这些问题的新型塔架形式。为了使钢与混凝土两种材料的特点可以充分发挥并且协同作用,同时保证结构的刚度突变点受力安全可靠,对组合塔架的混凝土—钢连接段的结构选型和设计及受力分析研究相当重要。目前,国内外未见有关组合塔架连接段的详细设计资料和研究报道。针对传统法兰连接存在的问题,本论文提出一种新型带孔穿筋板连接段结构方案,在利用有限元软件对其进行受力性能分析的基础上,选取基本结构单元进行比例模型试验研究,为我国风电行业塔架建设提供参考。本文包括以下主要内容:1.结合工程实例,对组合塔架新型带孔穿筋板连接段的结构实现形式做出详细介绍并参考已有的研究资料对连接段的承载能力进行验算。2.以设计的组合塔架连接段结构为原型,利用ABAQUS有限元分析软件对其进行弹性及采用混凝土塑性本构模型的弹塑性数值模拟。根据模拟结果,对连接段混凝土和钢制构件的受力情况及其关键构件穿孔钢筋的受力变形进行了分析。3.对组合塔架连接段进行合理的简化后对其基本单元进行模型试验,分析在最不利荷载组合设计值的作用下结构的局部和整体受力情况。模型的试验结果数据验证了该结构方案的可行性。4.对试验构件进行数值模拟并和模型试验结果进行对比。通过数值模拟和模型试验结果共同验证所提出的组合塔架连接段结构的安全可靠,并探讨了进一步的研究工作和方向。
[Abstract]:With the intensification of the world energy and environment crisis, wind energy as a clean renewable energy has been paid more and more attention by governments and research institutions.At present, the installed capacity of wind turbine is increasing, the height of tower is increasing, the bottom diameter of traditional steel tower is large, the transportation is difficult, the economy is poor and so on.Prestressed concrete-steel wind power tower is a new type of tower which can solve these problems effectively.In order to give full play to the characteristics of the steel and concrete materials and to cooperate with each other, and to ensure the safety and reliability of the sudden point of stiffness of the structure,It is very important to select and design the structure of the concrete-steel connection section of the composite tower and to analyze the force.At present, there are no detailed design data and research reports about the combined tower connection section at home and abroad.In view of the problems existing in the traditional flange connection, this paper proposes a new type of structure with perforated stiffened plate, which is based on the finite element software to analyze its mechanical performance.The basic structural units are selected for the scale model test, which provides a reference for the tower construction of wind power industry in China.This article includes the following main contents: 1.Combined with engineering examples, this paper introduces in detail the structure realization form of a new type of composite tower with perforated stiffened plate, and checks and calculates the bearing capacity of the connection section with reference to the existing research data.In this paper, the elastoplastic numerical simulation of the composite tower structure is carried out by using the ABAQUS finite element analysis software and the concrete plastic constitutive model.According to the simulation results, the stress of concrete and steel members in connection section and the deformation of perforated steel bar of key members are analyzed.After reasonable simplification of the connection section of the composite tower, the model test of its basic elements is carried out, and the local and global forces of the structure under the action of the most unfavorable load combination design value are analyzed.The experimental data of the model verify the feasibility of the structure scheme. 4.The numerical simulation of the test member is carried out and the results of the model test are compared.The safety and reliability of the proposed structure are verified by numerical simulation and model test results, and the further research work and direction are discussed.
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU398.9

【参考文献】

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本文编号:1722145

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