基于散斑理论的钢护筒码头构件节点承载性研究

发布时间：2017-05-09 21:10

  本文关键词：基于散斑理论的钢护筒码头构件节点承载性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：数字散斑相关方法(Digital Speckle Correlation Method,DSCM)是随着光电子信息技术和数字图像处理技术发展起来的一种测量物体表面变形场的无损方法。数字散斑方法是一种非接触性的测量方法,通过拍摄物体变形前后表面的天然或人工散斑场,随后进行相应的数值计算获得物体变形的位移、应力、应变信息。数字散斑测量方法能够进行全场测量,而且具有光路简单、精度高等特点。自从上世纪80世纪提出至今,广泛应用于材料工程、桥隧工程及医学工程的试验力学研究领域中。本文将数字散斑测量方法运用到码头的试验中,对钢管钢筋混凝土桩进行了相应的力学试验。运用传统的测量方法以及散斑测量方法,同时测量了单桩在水平荷载的作用下的水平位移。通过对比试验发现,误差是由于试验中的电子噪声以及光线等因素产生的。使用稳定的光源以及减少仪器的振动,从而降低外界环境对试验的影响,降低了散斑测量的随机误差。其次对架空直立式码头模型进行了模型试验,研究了钢护筒钢筋混凝土桩与钢横撑节点、钢护筒钢筋混凝土桩与混凝土节点在受到荷载的情况下的节点受力特性。通过计算实验获得的散斑图片,获得了节点的受力应变云图。发现码头在受到荷载的作用下,码头节点的焊接结构区域出现了较大的应力集中现象。通过有限元软件模拟,计算节点部位的应力图,对比分析实验与数值模拟产生误差的原因。最后,运用有限元软件模拟了节点在焊接过程的,选取了18个不同几何参数节点,对其进行加载,分析其承载能力影响。讨论了主管径厚比和主支管对残余应力分布影响,同时也分析了残余应力考虑与否的承载力的区别。提出了焊构工艺的改良方式,减小焊接结构的残余应力对码头承载力的影响。
【关键词】：数字散斑 高桩码头 节点特性
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U656.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题的背景、必要性9
• 1.2 钢与钢筋混凝土组合结构研究现状9-12
• 1.3 钢与钢筋混凝土结构的结构研究现状12-13
• 1.4 散斑检测研究现状13-15
• 1.4.1 国内外研究现状13-15
• 1.4.2 数字散斑相关方法的工程应用15
• 1.5 主要研究内容及方法15-17
• 第二章 钢护筒钢筋混凝土桩试验17-37
• 2.1 试验的背景和目的17
• 2.2 数字散斑相关方法的基本原理17-23
• 2.2.1 被测物体面内位移表征18-19
• 2.2.2 相关系数19-20
• 2.2.3 数字图像相关运算的搜索过程20-21
• 2.2.4 亚像素位移计算方法21
• 2.2.5 数字散斑法测量系统21-22
• 2.2.6 基于散斑的三维形变测量系统22-23
• 2.3 数字散斑试验条件23-26
• 2.3.1 制作散斑24
• 2.3.2 试验测量系统24-25
• 2.3.3 散斑分析软件25-26
• 2.4 构件试验26-28
• 2.4.1 构件尺寸26
• 2.4.2 试验步骤26-27
• 2.4.3 图像处理27
• 2.4.4 试验结果27-28
• 2.5 混凝土单桩试验试验28-32
• 2.5.1 试验材料选择及试件尺寸28-29
• 2.5.2 试验步骤29-30
• 2.5.3 结果分析30-32
• 2.6 误差分析32-36
• 2.6.1 试验误差分析32-34
• 2.6.2 数字散班测量方法的误差分析34-35
• 2.6.3 相关计算中的系统误差35-36
• 2.7 本章小结36-37
• 第三章 架空直立式码头节点试验37-52
• 3.1 结构模型试验概述37-39
• 3.2 结构模型试验设计39-41
• 3.2.1 概述39
• 3.2.2.试验测试元件、设备39
• 3.2.3 模型尺寸39-40
• 3.2.4 试验加载设备40-41
• 3.3 试验方法41-43
• 3.3.1 试验荷载方案41-42
• 3.3.2 试验加载程序设计42
• 3.3.3 试验观测点42-43
• 3.4 试验数据结果与分析43-51
• 3.4.1 钢筋混凝土桩-钢横撑43-47
• 3.4.2 钢管桩钢筋混凝土-混凝土节点47-50
• 3.4.3 试验误差分析与改进50-51
• 3.5 结论51-52
• 第四章 基于高桩码头的有限元模拟52-61
• 4.0 概论52-54
• 4.0.1 钢材本构模型52
• 4.0.2 混凝土本构模型52-54
• 4.1 模型概况54
• 4.2 有限元模型建立54-56
• 4.2.1 几何模型的建立54-56
• 4.3 数值模拟结果分析56-60
• 4.3.1 模型与散斑数据对比分析56-58
• 4.3.2 不同工况下节点受力特性58-60
• 4.4 结论60-61
• 第五章 焊缝焊接残余应力对码头节点承载力的影响61-77
• 5.1 有限元简介61-64
• 5.1.1 有限元简介61-62
• 5.1.2 ANSYS热分析概述62
• 5.1.3 焊接有限元模型计算方法62
• 5.1.4 焊接应力场分析理论62-64
• 5.2 模型建立64-67
• 5.3 焊接应力场模拟67-69
• 5.3.1 应力场的分析理论67-69
• 5.4 计算结果69-70
• 5.5 节点极限承载力结果有限元分析70-75
• 5.5.1 节点力学模型及求解方法71
• 5.5.2 承载力的判定71-72
• 5.5.3 计算结果72
• 5.5.4 极限承载能力有限元分析72-75
• 5.6 焊接结构改善办法75-76
• 5.7 小结76-77
• 第六章 结论与展望77-79
• 6.1 结论77-78
• 6.2 展望78-79
• 参考文献79-82
• 致谢82-83
• 在校期间发表的论著及取得的科研成果83

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