带内外加劲肋箱形截面钢塔柱稳定性承载力研究

论文摘要

采用带内外加劲肋的箱形截面柱近年来在一些工程中已得到应用,如在建的东江大桥其门架塔柱就采用了这种截面形式,但现行规范尚无针对此类截面稳定计算的规定,因此进行带内外加劲肋箱形截面塔柱的稳定性分析研究具有重要的理论意义和工程意义。本文在模型试验研究的基础上,通过有限元数值模拟计算和相关规范计算公式对比分析,对带内外加劲肋箱形截面受压塔柱的受力性能进行了研究,主要研究内容如下:(1)设计了两种结构形式的模型试件,在20000KN的压力试验机上进行了轴心受压破坏性试验,分析了两个塔柱模型的破坏机理,受力特征;(2)考虑了材料非线性、几何非线性及初始缺陷的影响,利用大型通用有限元程序ANSYS对试验模型塔柱进行了板壳有限元数值计算,计算结果与试验结果吻合较好。(3)采用建立的有限元数值模型,分析了长细比、初始偏心等因素对带内外加劲肋箱形截面塔柱承载力的影响,分析表明采用现行规范计算带内外加劲肋箱形截面压杆稳定承载力是安全的,给出了相关设计建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 内外加劲钢箱截面柱工程应用背景
• 1.2 箱形截面柱的稳定研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文研究的主要工作
• 第二章 塔柱稳定性分析理论和承载力计算方法
• 2.1 稳定问题的分类及原则
• 2.1.1 稳定问题的分类
• 2.1.2 稳定问题的分析计算方法
• 2.1.3 静力稳定问题的分析原则
• 2.2 塔柱稳定性的有限元分析方法
• 2.2.1 材料非线性有限元分析方法
• 2.2.2 几何非线性有限元分析方法
• 2.2.3 非线性有限元方程的求解方法
• 2.2.4 收敛准则
• 2.3 塔柱稳定承载力规范方法
• 2.3.1 中国规范
• 2.3.2 美国规范
• 2.3.3 欧盟规范
• 2.3.4 日本规范
• 2.3.5 各种规范的分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 塔柱受压稳定模型试验研究
• 3.1 模型的设计与制作
• 3.1.1 模型的设计
• 3.1.2 模型的制作与加工
• 3.1.3 试验设备及器材
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 试验加载
• 3.2.2 模型试验测点布置
• 3.3 试验过程及结果分析
• 3.3.1 试验过程、破坏模式和极限荷载
• 3.3.2 试验结果分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 塔柱稳定性有限元分析
• 4.1 塔柱非线性有限元模型分析
• 4.1.1 塔柱模型单元选取
• 4.1.2 钢材的本构关系和屈服准则
• 4.1.3 模型求解
• 4.1.4 有限元模型验证
• 4.2 塔柱弹性稳定性能分析
• 4.2.1 弹性稳定分析基础
• 4.2.2 特征值屈曲分析过程
• 4.2.3 塔柱弹性屈曲分析
• 4.2.4 塔柱弹性整体稳定安全系数
• 4.3 塔柱非线性稳定性能分析
• 4.3.1 初弯曲对塔柱整体稳定性能及极限承载力的影响
• 4.3.2 内外加劲肋对塔柱稳定极限承载力的影响
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢