空冷凝汽器支架结构管柱抗震性能研究

论文摘要

空冷凝汽器支架结构体系是空冷设备最主要的支承系统，通常有以下几种类型：钢框架-支撑结构、空间钢桁架结构和空间钢桁架+伞撑结构等。应用于空间钢桁架结构以及空间钢桁架+伞撑结构的钢筋混凝土管柱通常具有大尺寸、小壁径比的特点（直径4m、壁厚大约0.3m0.5m，高度约40m）。这些钢筋混凝土管柱支撑着上部几百万吨的设备，一旦倒塌，会造成巨大的人员伤亡和经济损失。因此，对空冷管柱抗震性能进行研究具有重要的现实意义。本文对应用于空间钢桁架空冷支架结构以及空间钢桁架+伞撑空冷支架结构的钢筋混凝土管柱进行了试验研究和有限元模拟。（1）综合考虑经济性和试验条件，以某空间钢桁架空冷支架结构的钢筋混凝土管柱为原型，取缩尺比为1/8，对4个模型进行了拟静力试验，研究其在低周往复加载条件下的受力及变形性能。（2）对空间钢桁架+伞撑空冷支架结构进行模型试验。取原型结构的1/4，缩尺比为1/8，分两个阶段进行试验研究。首先进行拟动力试验，输入不同峰值加速度的EL-Centro地震波；然后进行拟静力试验，试验至结构最终破坏。试验中观察管柱的裂缝发展情况以及破坏状况。（3）利用地震工程模拟软件OpenSees分别对空间钢桁架空冷支架结构以及空间钢桁架+伞撑空冷支架结构的钢筋混凝土管柱进行了有限元模拟，并将OpenSees计算所得的滞回曲线、骨架曲线与试验所得的曲线进行比较，验证模型简化方法和相关参数选取的合理性。（4）轴压比、纵筋配筋率是影响空冷管柱抗震性能的主要因素。通过地震工程模拟软件OpenSees计算了不同轴压比、纵筋配筋率的管柱在低周往复加载条件下的荷载-位移曲线，探究这些因素对空冷管柱承载力、刚度退化、耗能性能的影响。（5）通过计算，对比两种空冷支架结构管柱的异同，研究斜撑的存在对空冷管柱抗震性能的影响。本文关于空间钢桁架以及空间钢桁架+伞撑空冷支架结构管柱抗震性能的研究成果可为实际工程中空冷支架结构管柱的设计提供参考资料。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 空冷凝汽器支架结构研究
• 1.2.2 钢筋混凝土管柱研究
• 1.3 本文研究内容
• 2 空冷凝汽器支架结构管柱抗震性能试验研究
• 2.1 模型制作过程
• 2.1.0 试件设计
• 2.1.1 材料力学性能
• 2.1.2 试件制作
• 2.2 试验方法及内容
• 2.2.1 试验测试原理
• 2.2.2 加载装置
• 2.2.3 加载制度
• 2.3 试验结果分析
• 2.3.1 管柱的裂缝发展及破坏过程
• 2.3.2 滞回曲线
• 2.3.3 骨架曲线
• 2.4 本章小结
• 3 基于 OpenSees 的空冷凝汽器支架结构管柱有限元分析
• 3.1 有限元软件 OpenSees 简介
• 3.1.1 OpenSees 的特点
• 3.1.2 OpenSees 中钢筋混凝土结构数值分析的实现
• 3.2 空冷凝汽器支架结构管柱有限元建模与分析计算
• 3.2.1 混凝土本构模型的确定
• 3.2.2 钢筋本构模型的确定
• 3.2.3 截面的划分以及单元的选择
• 3.2.4 计算分析及结果输出
• 3.3 OpenSees 计算结果与试验结果对比分析
• 3.3.1 骨架曲线
• 3.3.2 滞回曲线
• 3.4 本章小结
• 4 空冷支架结构管柱抗震性能影响因素分析及设计建议
• 4.1 影响因素及抗震性能指标综述
• 4.1.1 影响因素综述
• 4.1.2 抗震性能指标
• 4.2 轴压比的影响
• 4.2.1 模型设计
• 4.2.2 计算结果
• 4.2.3 轴压比影响分析
• 4.3 纵筋配筋率的影响
• 4.3.1 模型设计
• 4.3.2 计算结果
• 4.3.3 纵筋配筋率影响分析
• 4.4 空间钢桁架+伞撑空冷支架结构管柱性能分析
• 4.4.1 空间钢桁架+伞撑空冷支架结构模型的建立以及参数的选取
• 4.4.2 设置斜撑对空冷凝汽器支架结构管柱的影响
• 4.5 空冷支架结构管柱设计建议归总
• 4.6 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论及建议
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 1、硕士学习期间发表的论文
• 2、硕士学习期间参加的科研项目