钢管混凝土结构及其在输电塔中的应用

论文摘要

随着我国建设事业的迅猛发展,钢管混凝土被广泛应用,因此寻求更为合理和完善的钢管混凝土结构分析理论显得更加重要。同时输电线路的建设也越来越快,这也给各种新型结构形式在大跨越塔中的应用带来了广阔的前景。本文结合工程实际对钢管混凝土的性能进行分析和研究,并探讨高压输电线路中采用钢管混凝土的优势及前景,希望以此来推动钢管混凝土在输电线路中的应用。首先从比较国内外的研究成果和试验数据出发,研究了钢管混凝土结构的基本性能和承载力计算方法。总结了钢管混凝土的结构形式和材料、构件承载力计算以及设计的一般原则。为了能从总体上把握钢管混凝土构件的受力特性,课题选取典型钢管混凝土构件-圆钢管混凝土构件作为研究对象,通过有限元分析软件ANSYS10.0对其进行数值分析,研究该典型钢管混凝土构件的受力机理、应力分布情况和破坏形态。并与理论计算结果进行对比,验证钢管混凝土的基本承载力计算公式。钢管混凝土应用于输电线路时,一般都是在大荷载、大轴力的铁塔主材中,与其连接的法兰受到的轴向拉压力远远大于普通钢管构件的法兰,所以本课题将结合舟山大跨越370m高大跨越输电塔工程,对新形式的法兰：内外螺栓连接法兰进行计算分析和研究,本文将应用ANSYS有限元软件对双层螺栓连接法兰进行了数值分析研究,并模拟其应力分布情况和破坏形态。本文还将对典型的钢管混凝土节点-K型钢管混凝土复合节点进行有限元模拟和分析,来研究其各个断面在不同荷载作用下的环向应力和切向应力,以此来分析关键点应力及应力集中的问题。为钢管混凝土应用于输电铁塔中提供了节点设计的理论依据。以某大跨越输电铁塔为依托,详细分析钢管混凝土在该塔中的应用的必要性。分别会从局部屈曲、承压能力、厚钢板层状撕裂、法兰连接问题以及加工和施工因素详细比较钢管混凝土和以前输电线路中常见结构材料-纯钢管之间的优劣。最后,本文对所有研究工作进行了总结,得出了对钢管混凝土结构在大跨越输电线路铁塔中应用有重要参考价值的结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 钢管混凝土的研究现状
• 1.3 本文研究的对象及内容
• 第二章 钢管混凝土的基本性能和承载力计算方法
• 2.1 结构形式及材料
• 2.2 钢管混凝土的刚度
• 2.3 构件承载力计算
• 2.4 设计一般原则
• 2.5 本章小结
• 第三章 典型钢管混凝土构件的有限元分析
• 3.1 有限元中的典型单元介绍
• 3.2 有限元中材料模型的建立
• 3.3 典型钢管混凝土构件的有限元分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 新型钢管混凝土构件法兰连接的有限元分析
• 4.1 新型法兰的节点构造
• 4.2 有限元中材料模型的确定
• 4.3 新型法兰连接的有限元模拟
• 4.4 本章小结
• 第五章 典型钢管混凝土节点连接的有限元分析
• 5.1 典型的节点形式
• 5.2 K型钢管混凝土复合材料节点构件的有限元计算
• 5.3 本章小结
• 第六章 钢管混凝土在某输电塔中的应用分析
• 6.1 工程概况
• 6.2 大跨越输电塔中应用钢管混凝土的必要性
• 6.3 钢管混凝土在输电塔设计软件中的应用
• 6.4 纯钢管和钢管混凝土杆件的应用比较
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢