水电站蜗壳结构的拉压杆摸型及配筋设计研究

发布时间：2017-07-13 22:14

  本文关键词：水电站蜗壳结构的拉压杆摸型及配筋设计研究

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【摘要】：根据拉压杆理论对混凝土结构的非杆件系统和不规则结构进行配筋设计,是当前国内外的研究热点。该理论弥补了传统方法在混凝土结构干扰区过度依赖经验公式的缺点,提高了配筋设计的科学性和准确性。目前,欧美国家已将该方法编入混凝土设计规范。近年来,不少学者对拉压杆理论进行了广泛而深入的研究,但是其成果主要集中在牛腿、桥梁等工民建结构,而没有涉及到水电站蜗壳等重要的水工和水电站建筑结构方面的研究。因此,本文提出和研究了水电站蜗壳结构的拉压杆模型及其配筋设计方法,将蜗壳结构的配筋设计发展为以精细化的内力分析模型为基础的理论方法,充实了水电站蜗壳结构的混凝土配筋设计理论,具有良好的科学性、实用性和便捷性。本文的具体研究内容及主要成果如下：(1)分别研究了根据拓扑优化方法和应力迹线方法建立蜗壳拉压杆模型的基本步骤和方法,基于两种方法分别建立了两类蜗壳拉压杆模型。(2)对以上两种方法所建立的拉压杆模型进行了深入研究,包括拉压杆模型的不同超静定次数、不同精细化程度和不同杆件布置形式等。结果表明,根据低次超静定模型进行配筋设计更偏于安全。(3)提出了根据不同型式拉压杆模型的杆件内力包络线进行配筋设计的方法,提高了蜗壳结构配筋设计的安全性和可靠性。(4)比较了根据拓扑优化方法和应力迹线方法得出的环向内力包络线。结果表明,根据拓扑优化方法得出的内力包络线进行配筋设计更加偏于安全。(5)比较了拓扑优化方法和应力迹线法对应计算模型的计算结果。结果表明,两种方法对应计算结果的内力分布规律基本相同,说明了蜗壳拉压杆模型计算方法的可靠性。(6)分别根据拉压杆方法和应力图形法对蜗壳结构进行配筋设计并比较。结果表明,拉压杆方法的配筋结果相对应力图形法较小,但拉压杆方法以力学模型为基础,能够减少过度配筋的现象。
【关键词】：蜗壳 拉压杆模型 包络线 钢衬 配筋 应力图形
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV33
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究背景10-13
• 1.1.1 水电的开发现状和发展趋势10
• 1.1.2 蜗壳结构分析的重要性10-11
• 1.1.3 蜗壳配筋研究现状11-12
• 1.1.4 拉压杆理论研究现状12-13
• 1.2 问题的提出13-14
• 1.3 本文的研究内容14-15
• 第2章 拉压杆模型设计理论介绍15-23
• 2.1 拉压杆模型的组成及设计原理15-17
• 2.1.1 混凝土D区与拉压杆模型15
• 2.1.2 拉压杆模型的组成15-16
• 2.1.3 拉压杆方法的基本设计原理16-17
• 2.2 拉压杆模型构建方法17-22
• 2.2.1 拉压杆方法设计的基本步骤及示例17-19
• 2.2.2 拉压杆理论与水工建筑物19-20
• 2.2.3 构建蜗壳拉压杆模型的方法简介20-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 蜗壳拉压杆模型的建立和研究23-44
• 3.1 考虑蜗壳内钢衬和混凝土结构联合作用下拉压杆模型的建立和配筋方法23-24
• 3.1.1 蜗壳拉压杆模型的配筋设计方法23
• 3.1.2 钢衬对内层环向拉杆轴心位置的影响23-24
• 3.2 拓扑优化方法建立蜗壳结构的拉压杆模型24-36
• 3.2.1 蜗壳拓扑优化的计算模型及步骤24-25
• 3.2.2 蜗壳拓扑优化的结果分析25-27
• 3.2.3 基于拓扑优化方法建立拉压杆模型27-30
• 3.2.4 各拉压杆模型的计算结果及比较30-35
• 3.2.5 外层拉杆位置的变化对环向拉力的影响35-36
• 3.3 应力迹线方法构建蜗壳结构的拉压杆模型36-42
• 3.3.1 蜗壳竖向截面的主应力迹线计算结果与分析36-37
• 3.3.2 基于应力迹线方法建立拉压杆模型37-39
• 3.3.3 各拉压杆模型的计算结果及比较39-42
• 3.4 基于拓扑优化和应力迹线法的拉压杆模型计算结果比较42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 基于拉压杆模型的蜗壳结构配筋设计44-48
• 4.1 拉压杆方法配筋设计方法及示例44-47
• 4.1.1 基本步骤44-45
• 4.1.2 配筋实例45-47
• 4.2 本章小结47-48
• 第5章 应力图形法的配筋设计及与拉压杆方法的比较48-59
• 5.1 应力图形配筋设计及配筋实例48-52
• 5.1.1 基本步骤48-49
• 5.1.2 计算模型49
• 5.1.3 配筋实例49-52
• 5.2 拉压杆方法和应力图形法的配筋比较52-54
• 5.3 裂缝计算54-58
• 5.3.1 国内计算方法与过程54-57
• 5.3.2 国外计算方法及过程57
• 5.3.3 两种裂缝计算方法之间的比较57-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第6章 结论与展望59-61
• 6.1 结论59-60
• 6.2 展望60-61
• 参考文献61-65
• 附表1 各拉压杆模型杆件的详细内力值65-68
• 攻读学位期间发表的学术论文68-69
• 致谢69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 秦继章;马善定;戴会超;;高水头抽水蓄能电站蜗壳结构配筋原理研究[J];水力发电学报;2006年01期

2 徐娜;逯静洲;陈林;朱旭;;开洞深梁的拉压杆模型设计方法研究[J];烟台大学学报(自然科学与工程版);2012年01期

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本文编号：538591