两铰抛物线钢拱平面内非线性稳定分析

论文摘要

拱是一种用途较为广泛的大跨结构形式,因拱的受力特性以受压为主,因此拱结构的稳定性就成为拱设计中的主要问题,本文就是要研究抛物线钢结构拱的平面内稳定问题。拱的稳定性可以从其荷载—位移全过程曲线进行分析。结构的荷载—位移曲线可以准确的把结构强度、刚度以及稳定性的整个变化历程表示清楚,我们也可以通过荷载—位移曲线研究初始缺陷、跨度等因素对实际结构稳定性能的影响。本文利用大型通用有限元分析程序ANSYS对抛物线实腹钢拱和钢桁架拱结构进行建模及几何、材料非线性稳定分析,画出了它们的内力和位移曲线,通过分析荷载—位移曲线,对拱的失稳形态和稳定性能进行了比较详尽的研究,对影响拱稳定性的多种因素进行了分析和总结,指出了影响抛物线钢拱稳定性的几个主要因素。本文还研究了铰支抛物线实腹钢拱的极限承载力问题,考虑了跨度、矢跨比、材料非线性、杆件截面、拱轴线的初始弯曲对轴压拱承载力的影响,在此基础上建立了拱的稳定系数与正则化长细比的关系。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 绪论
• 一、课题提出的背景和意义
• 二、拱的平面内稳定性能的研究现状
• 三、本文的主要工作
• 第一章 拱的线性稳定理论和非线性有限元理论
• 1.1 拱平面内稳定问题的类型及计算方法
• 1.1.1 拱平面内稳定问题的类型概述
• 1.1.2 线性稳定问题的计算方法
• 1.1.3 拱的线性稳定问题的解答
• 1.2 非线性稳定分析的有限元理论
• 1.2.1 本文用有限元单元的类型
• 1.2.2 引起结构非线性的原因
• 1.2.3 非线性求解方法
• 1.2.4 几何非线性的有限元理论
• 1.2.5 材料非线性
• 1.3 典型算例的分析及比较
• 1.4 本章小结
• 第二章 铰支抛物线实腹钢拱平面内几何非线性稳定分析
• 2.1 引言
• 2.2 实腹拱模型建立
• 2.3 实腹拱几何非线性稳定分析
• 2.3.1 跨度对实腹拱失稳临界荷载的影响
• 2.3.2 矢跨比对实腹拱失稳临界荷载的影响
• 2.3.3 杆件初始几何缺陷对实腹拱失稳临界荷载的影响
• 2.3.4 选用截面尺寸对实腹拱失稳临界荷载的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 铰支抛物线实腹钢拱平面内几何、材料非线性稳定分析
• 3.1 引言
• 3.2 轴压拱极限承载力的影响因素
• 3.3 各影响因素下的荷载—位移曲线
• 3.3.1 跨度因素对轴压拱极限承载力的影响
• 3.3.2 矢跨比因素对轴压拱极限承载力的影响
• 3.3.3 杆件初始几何缺陷对轴压拱极限承载力的影响
• 3.3.4 截面尺寸对轴压拱极限承载力的影响
• 3.4 均布竖向荷载作用下抛物线实腹拱荷载—位移曲线规律
• 3.5 本章小结
• 第四章 抛物线钢桁架拱平面内非线性稳定分析
• 4.1 引言
• 4.2 桁架拱受力特点
• 4.3 桁架拱模型建立
• 4.4 桁架拱非线性稳定分析
• 4.4.1 跨度因素对桁架拱极限承载力的影响
• 4.4.2 矢跨比因素对桁架拱极限承载力的影响
• 4.4.3 杆件初始几何缺陷对桁架拱极限承载力的影响
• 4.4.4 杆件截面尺寸对桁架拱极限承载力的影响
• 4.4.5 材料非线性对桁架拱极限承载力的影响
• 4.5 桁架拱失稳路径
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要