预应力摇篮架受力性能试验与数值研究

发布时间：2020-09-29 07:16

　　 考虑到传统摇篮架工作过程中容易发生破坏的现状,结合预应力钢结构的特点,提出了一种新型的预应力摇篮架。采用试验测试与有限元分析的手段,比较预应力摇篮架与传统摇篮架的优劣并分析不同预应力布置形式对摇篮架受力性能的影响。首先对三榀摇篮架进行了足尺试验研究。其中一榀摇篮架为传统摇篮架,另外两榀为不同预应力筋布置形式的摇篮架。通过破坏试验,观测了三榀摇篮架的变形、裂缝发展过程以及破坏形态,得到了加载过程中各个摇篮架的应变、挠度、以及屈服荷载、破坏荷载等数据,试验数据作为验证有限元方法合理性的依据。采用有限元分析软件ANSYS对三榀摇篮架的变形以及应力、应变分布进行了详细的分析。结果表明,传统Q235摇篮架的横梁与伸臂梁交接肋板附近三角区域是最薄弱环节,对于施加了预应力的摇篮架,该三角区域的内力得到了明显改善,但支座间横梁部分的内力相对增大。施加了预应力的摇篮架最大位移、应力、应变均有所降低。此外,利用有限元模型得到了结构最大应变点的荷载-应变曲线,从而求得摇篮架的屈服荷载。将三榀摇篮架的有限元分析结果与试验结果进行了对比,验证了有限元方法的合理性。最后对三种不同摇篮架形式在两种工况下的受力性能进行了对比分析,结果发现传统摇篮架中的薄弱区域可以通过在转角处施加斜向预应力筋进行改善,若同时在横梁上部施加纵向预应力筋,则可以有效的减少横梁跨中起拱。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TF351
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 摇篮架受力性能研究现状
    1.3 预应力钢结构及其特点
    1.4 预应力摇篮架受力简析
    1.5 本文研究内容及方法
2 预应力摇篮架试验研究
    2.1 试验方案
    2.2 摇篮架预应力设计及加工
    2.3 试验加载步骤
    2.4 试验现象观测
    2.5 试验结果
    2.6 本章小结
3 预应力摇篮架有限元分析
    3.1 有限元模型单元选择
    3.2 有限元模型建模思路
    3.3 有限元模型
    3.4 有限元结果分析
    3.5 本章小结
4 有限元与试验结果对比分析
    4.1 Q235传统摇篮架对比分析
    4.2 Q235预应力摇篮架对比分析
    4.3 Q345预应力摇篮架对比分析
    4.4 算例分析
    4.5 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献

【参考文献】

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本文编号：2829410