论文题目: 后张拉预应力成形鞍形网壳的成形和竖向极限承载力试验研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 结构工程
作者: 陈东兆
导师: 郝际平
关键词: 网架,节点,后张拉,成形,极限承载力,加载系统,有限元法,几何非线性,材料非线性,接触
文献来源: 西安建筑科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 后张拉预应力成形网壳是传统网架结构和后张拉预应力技术的结合,是一种具有创新性的空间网格结构。网架在地面拼装,通过预应力张拉即成为曲面网壳。网架的基本结构形式是单弦杆结构,由单层弦杆和平面外腹杆组成。通过改变预应力索在网架中的位置,可张拉得到不同的曲面形状,如柱面、穹顶和鞍形网壳。Wollongong大学的研究表明,后张拉预应力成形网壳可以承受相当的外荷载。 在前人研究的基础上,对经过改进的后张拉预应力成形鞍形网壳模型进行了成形和竖向极限承载力试验研究。 对试验模型的革新有两项:一是提出了新的下弦张拉节点,很大程度上减小了预应力张拉造成的偏心;二是引入镦头锚张拉方法,使预应力张拉速度加倍,而工作量减半。成形试验中,引入力传感器于预拉力测试,与原方法比较,更简单准确。 使用新的方法进行了成形的有限元分析。建模时,使用不同连接件模拟了上弦杆搭接螺栓连接以及腹杆的鸭嘴端螺栓连接。考虑了几何非线性和材料非线性,将“管—管”接触算法应用于梁、杆单元组成的结构模型中,与传统建模和分析方法相比,成形预测精度大幅度提高。成形后的鞍形网壳矢跨比得到提高,而所需的预拉力大大降低。 成形试验结果表明,网架形状的改变主要来自于上弦杆弯曲变形,上弦杆轴向变形很小,发生的变形以上弦层面外弯曲变形为主。 在竖向极限承载力试验中,发现传统分配梁加载系统不适合本文试验模型,提出了由滑轮和绳索组成的新型加载系统,分析了其中存在的绳索拉力损失机理,提出了应用要点。新型加载系统实现了对后张拉预应力成形鞍形网壳上弦节点进行加载,得出了该结构真实的竖向承载力。 承载力试验结果表明,整体失稳不是这种结构的主要破坏形式,需重点考虑的
论文目录:
1 绪论
1.1 前言
1.2 空间网格结构的安装方法
1.2.1 传统安装方法
1.2.2 新的安装方法
1.3 预应力在钢结构成形中的应用
1.3.1 预应力技术在钢结构领域的应用
1.3.2 预应力成形桁架结构
1.3.3 预应力成形网壳结构
1.4 后张拉预应力成形鞍形网壳的研究现状
1.4.1 G.Dahdashti的试验研究
1.4.2 Li.Hewen的试验研究
1.5 前人研究不足之处
1.5.1 成形试验
1.5.2 极限承载力试验
1.5.3 有限元分析
1.6 本文的研究工作
1.7 本文的创新点
参考文献
2 非线性有限单元法
2.1 三维非线性有限元基本理论
2.1.1 有限变形的U.L.格式
2.1.2 接触问题
2.2 程序验证
参考文献
3 鞍形网壳预应力成形试验研究
3.1 材性试验
3.2 后张拉预应力成形试验
3.2.1 Maxwell准则
3.2.2 重力对张拉成形的影响
3.2.3 模型
3.2.4 张拉方案
3.2.5 成形试验测试
3.3 成形有限元分析
3.3.1 杆件建模
3.3.2 节点连接建模
3.4 成形有限元分析与试验比较
3.4.1 成形形状
3.4.2 应力
3.4.3 预拉力
3.5 小结
参考文献
4 鞍形网壳竖向极限承载力试验研究
4.1 新型加载系统
4.1.1 背景介绍
4.1.2 绳索和滑轮组成的新型加载体系
4.1.3 绳索拉力损失机理
4.2 竖向承载力试验
4.2.1 测试内容
4.2.2 加载架
4.2.3 加载方式
4.2.4 加载过程
4.2.5 试验结果
4.3 小结
参考文献
5 结论和展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
攻读博士学位期间论文发表及科研情况
发布时间: 2006-07-20
参考文献
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