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作者：黄宇峰湖南大学

学位级别：硕士

交错桁架结构体系的楼板与钢桁架间通常用栓钉等剪力连接件连接，因而交界面上的滑移是不可避免的现象，不考虑滑移就不能真实地反映出交错桁架结构体系的楼板与钢桁架的相互作用。本文从弹性体基本弯曲理论出发，根据贝努利梁假定，建... 详细信息

交错桁架结构体系的楼板与钢桁架间通常用栓钉等剪力连接件连接，因而交界面上的滑移是不可避免的现象，不考虑滑移就不能真实地反映出交错桁架结构体系的楼板与钢桁架的相互作用。本文从弹性体基本弯曲理论出发，根据贝努利梁假定，建立了滑移S与截面剪力V之间的微分方程组。由于截面剪力V沿桁架跨度的分布是可以求出的，因而可以用数值分析方法中的龙格—库塔法求解这一微分方程组，进而得到滑移S沿桁架跨度的分布。在滑移求出之后，由各构件各自受力平衡，就可以得到考虑滑移后的构件中内力分布及挠度、转角等。有限元方法是分析交错桁架结构体系的楼板与钢桁架间滑移的一种重要手段，是验证理论分析结果的一种重要途径。本文构建了交错桁架结构体系的楼板与钢桁架交界面上滑移的ANSYS模型，把楼板、钢桁架杆件和剪力连接件分别用板单元、刚架单元、连接单元这三种单元来模拟。其中连接单元是滑移有限元分析中的关键之一，本文是通过用三个相互正交的弹簧来模拟剪力连接件的作用。最后本文通过ANSYS有限元程序，验证理论分析的结果，得到了交错桁架结构体系的楼板与钢桁架交界面上滑移的分布规律，滑移的影响因素及滑移对挠度的影响。

关键词：交错桁架剪力连接件滑移理论分析有限元

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青银高速公路济南黄河大桥施工关键技术研究

青银高速公路济南黄河大桥施工关键技术研究

作者：蒋万民长安大学

学位级别：硕士

本文以青银高速公路济南黄河大桥主桥为研究对象,系统介绍了大跨径独塔斜拉桥施工的关键技术。回顾了大跨径钢箱梁斜拉桥的一般施工技术,介绍了斜拉桥的一般施工方法。青银高速济南黄河三桥设计为独塔斜拉桥,在施工中主要涉及到索塔和... 详细信息

本文以青银高速公路济南黄河大桥主桥为研究对象,系统介绍了大跨径独塔斜拉桥施工的关键技术。回顾了大跨径钢箱梁斜拉桥的一般施工技术,介绍了斜拉桥的一般施工方法。青银高速济南黄河三桥设计为独塔斜拉桥,在施工中主要涉及到索塔和主梁的施工技术、钢锚箱的安装定位技术以及斜拉索的挂设技术等。首先对桥塔及其合龙段施工和塔上钢锚箱的施工工艺做了简单介绍:大桥桥塔采用爬模施工,文章阐述了作为施工重难点的合龙段的施工技术;桥塔锚固区采用钢锚箱和混凝土塔壁的组合结构锚固方式,对其在塔上的安装定位技术做了叙述。其次,阐述了钢箱梁的顶推技术。在主梁施工过程中,机械设备采用自主研制、创新设计的配置实用动力液压系统的棘块式顶推设备,运用在大跨径斜拉桥中比较罕见的河滩或桥面组拼钢箱梁,多点顶推施工工艺,为大桥的施工创新点;在顶推过程中进行钢箱梁的顶推测量控制,对钢箱梁的设计轴线进行控制,使钢箱梁在顶推过程中横向偏位满足≤1cm的要求;考虑到钢箱梁段结构复杂,焊缝多,所发生的焊接变形和残余应力较大,为控制箱体结构焊接变形,钢箱梁制造采用厂内生产零件及板块单元,拼装现场拼接板单元、组焊梁段、多段连续匹配预拼装,吊装焊接,对钢箱梁的制作质量进行控制。然后,介绍了大跨径独塔钢箱梁斜拉桥斜拉索挂设施工过程。包括斜拉索上桥、放索;斜拉索塔端和梁端的挂索;斜拉索的张拉;斜拉索索力测定及调整;拉索临时减震等施工关键技术。最后,进行了大桥施工控制研究。在施工中采集所需的数据,对理论值进行修正,并对斜拉索的安装索力和主梁安装标高给予调整与控制。对大桥采用平面杆系模型进行钢箱梁施工过程的理论分析,将大桥成桥后的施工监测结果与理论分析结果进行对比分析,分析结果表明实测值与理论值吻合较好。

关键词：钢箱梁独塔斜拉桥施工关键技术多点顶推施工控制

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薄壁钢箱梁计算方法研究

薄壁钢箱梁计算方法研究

作者：兰枢灵长安大学

学位级别：硕士

薄壁钢箱梁有着优越的抗弯、抗扭和抗剪等受力性能,目前被广泛应用于大跨度斜拉桥、悬索桥及拱桥中。薄壁钢箱梁受力复杂,一些经典的计算方法已不适合对薄壁钢箱梁进行分析,而且关于薄壁钢箱梁结构的计算方法在我国公路桥涵钢结构设计... 详细信息

薄壁钢箱梁有着优越的抗弯、抗扭和抗剪等受力性能,目前被广泛应用于大跨度斜拉桥、悬索桥及拱桥中。薄壁钢箱梁受力复杂,一些经典的计算方法已不适合对薄壁钢箱梁进行分析,而且关于薄壁钢箱梁结构的计算方法在我国公路桥涵钢结构设计规范还没有相关计算规定和公式,因此有必要对关于薄壁钢箱梁结构的计算方法进行讨论,从而更好的为同类结构的设计提供一些理论参考。回顾了国内外薄壁钢箱梁的发展进程,对箱梁计算方法进行了综述分析,得出对于宽跨比较大的桥梁采用梁格法模拟,能够得到结构的整体受力性能。为了验证梁格法分析宽跨比较大桥梁结构计算结果的可靠性与准确性,分别建立某钢箱梁桥的单主梁、梁格及板壳单元模型,对比了相同工况下三种模型的位移、应力以及内力。分析结果表明,对于宽箱梁桥,梁格法计算的挠度、应力与板壳单元吻合良好,内力与单梁法能够精确吻合。证明了梁格法模拟薄壁钢箱梁桥的准确性和可靠性。将梁格法应用于斜拉桥整体受力分析中,综合考虑结构形式、荷载状况、边界条件等特点,运用有限元软件MIDAS/Civil建立斜拉桥梁格有限元模型,分析了运营阶段分项活载及恒载和活载组合作用下结构的效应,得出该桥在正常使用极限状态下应力、挠度均满足规范要求。表明用梁格法进行钢箱梁斜拉桥计算分析是有效的。用通用的大型有限元计算软件ANSYS建立斜拉桥空间杆系有限元模型,并建立了混合有限元模型以及钢桥面板空间结构有限元模型,对相同工况下的箱梁截面顶板应力分别采用传统应力叠加法、全桥整体受力分析法和节段有限元法三种方法进行了计算,并对计算结果比较分析,表明全桥整体受力分析法计算准确,适合用来进行钢箱梁的计算。分别采用A.I.S.C规范中的方法和有限元法对钢桥面板第三结构体系应力进行了计算,通过对计算结果的比较分析表明,两者的横向应力基本相同,但纵向应力差很多。尽管有限元法能较准确有效的模拟实际结构,但第二、第三体系应力很难分开。在现行的钢桥面体系划分下,采用有限元法也会产生一定的误差。

关键词：钢箱梁斜拉桥梁格法有限元正交异性桥面板

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交错桁架结构经济性能分析

交错桁架结构经济性能分析

作者：余跃长安大学

学位级别：硕士

交错桁架结构由于其经济性和建筑布置的灵活性等优点得到了广泛的重视。本文采用大型设计软件PKPM对7度抗震区的130个交错桁架结构模型进行了设计分析。通过对130个算例模型用钢量的统计分析，得到了交错桁架结构各个构件用钢量占结构... 详细信息

交错桁架结构由于其经济性和建筑布置的灵活性等优点得到了广泛的重视。本文采用大型设计软件PKPM对7度抗震区的130个交错桁架结构模型进行了设计分析。通过对130个算例模型用钢量的统计分析，得到了交错桁架结构各个构件用钢量占结构用钢量的比例关系;对可能影响交错桁架结构经济性能的各种因素进行了定量分析;分析了交错桁架结构的造价组成，并通过与钢筋混凝土结构相比，考察了交错桁架结构的经济效益和社会效益。主要完成以下工作： (1)采用国内大型设计软件PKPM，直接应用国内现行设计规范对交错桁架结构进行了设计分析，详细叙述了交错桁架结构的设计过程和有关的计算原则，对交错桁架结构设计所需的核心控制参数也给予充分的说明。 (2)对7度抗震区的80个6层交错桁架结构模型和50个12层交错桁架结构模型进行了设计分析。通过对结构用钢量的统计，分析了结构各组成构件用钢量占结构总用钢量的比重。分析表明，桁架用钢量是决定结构总成本最主要的因素，柱子和桁架的总用钢量在多层和高层交错桁架结构中的比例基本一致。论文着重分析了柱距、跨高比、体系类型、建筑物长宽比、桁架节间数目、桁架斜腹杆倾角、桁架节间长度和桁架长度、桁架高度、和楼板做法等因素对交错桁架结构经济性能的影响。 (3)结合两个工程方案，按陕西省概预算定额(1999)作了工程概算，从计算的每平方米造价看，交错桁架结构经济性能较为优越。从工期、建筑有效使用面积、墙体材料、装修对交错桁架结构造价的影响，以及从建筑节能、环保方面，考察了交错桁架结构的经济效益和社会效益。结果表明，交错桁架结构体系是一种在经济效益和社会效益都有良好表现的结构形式，值得大力开发和推广。

关键词：交错桁架结构经济性能控制参数概预算定额

交错桁架结构体系楼板与桁架空间共同作用性能研究

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交错桁架结构体系楼板与桁架空间共同作用性能研究

作者：高望清湖南大学

学位级别：硕士

钢结构交错桁架作为一种新型的结构体系,具有经济、实用、高效等优点。国内外在其理论上已经做了不少的研究,同时这种结构体系在国外已有了一些工程实践。但是对于交错桁架体系考虑楼板变形和剪力连接件滑移的空间协同工作性能的研究还... 详细信息

钢结构交错桁架作为一种新型的结构体系,具有经济、实用、高效等优点。国内外在其理论上已经做了不少的研究,同时这种结构体系在国外已有了一些工程实践。但是对于交错桁架体系考虑楼板变形和剪力连接件滑移的空间协同工作性能的研究还很少,因此,本文在这方面作了进一步研究,主要完成了以下一些工作: (1)对交错桁架的设计方法进行了研究,提出了交错桁架体系弹性设计的一些方法和建议,包括材料的选用、构件截面形式及常用规格,楼盖、柱子、桁架以及剪力连接件的设计方法,并对桁架的制作和安装的注意事项作了一些讨论。(2)在水平荷载作用下,建立交错桁架结构体系的整体空间模型,针对不同层高,不同榀数,不同柱距,不同桁架跨度,不同楼板形式,不同层数选取了12种不同情况,分析了刚性楼板不考虑滑移、弹性楼板不考虑滑移、刚性楼板考虑滑移、弹性楼板考虑滑移几种情况对结构楼层侧移和层间侧移的影响,从而得出参数变化时,楼板变形和剪力连接件滑移对结构影响的大小及规律。(3)对于竖向荷载作用下,建立了楼板与钢桁架共同作用下的非线性有限元ANSYS计算模型,讨论了混凝土楼板、钢桁架上、下弦杆、腹杆、剪力连接件四种构件的模拟单元,着重分析了楼板与钢桁架之间的两种连接情况:弹簧连接、刚性连接,对比了此两种情况下交错桁架的挠度及腹杆轴力,并研究了弹簧连接时滑移量的大小及混凝土板的裂缝分布。

关键词：交错桁架结构体系设计方法楼板变形剪力连接件滑移有限元法

考虑残余应力的蜂窝梁畸变屈曲性能及承载力计算公式研究

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考虑残余应力的蜂窝梁畸变屈曲性能及承载力计算公式研究

作者：陈鹏重庆大学

学位级别：硕士

随着钢结构的快速发展,蜂窝梁作为一种兼具轻质高强经济美观等优点的构件形式,进入工程实践领域。蜂窝梁同实腹梁类似,在承受荷载时以屈曲失效为主,主要的屈曲模式有整体弯扭屈曲、局部腹板屈曲以及截面畸变屈曲,其中畸变屈曲是介于前... 详细信息

随着钢结构的快速发展,蜂窝梁作为一种兼具轻质高强经济美观等优点的构件形式,进入工程实践领域。蜂窝梁同实腹梁类似,在承受荷载时以屈曲失效为主,主要的屈曲模式有整体弯扭屈曲、局部腹板屈曲以及截面畸变屈曲,其中畸变屈曲是介于前两者的一种模式。近几年国内外对于畸变屈曲研究较为关注,而国内对于蜂窝梁的畸变屈曲相关研究尚处于起始阶段,稳定性承载力计算和设计方法的相关内容处于相对空白的状态,故本文做了以下工作:(1)蜂窝梁的制作工艺复杂,经历了多道切割及焊接过程,故构件的残余应力分布与实腹梁有较大不同。为了获得准确的蜂窝梁实际应力状态,本文对蜂窝梁加工过程的各个步骤进行了残余应力试验测试,分析了残余应力的产生过程,并提出了一种蜂窝梁的残余应力分布模型。(2)对6根长细比适中的蜂窝梁进行了跨中上翼缘约束条件下受荷的承载力试验。通过观测二分之一跨度横截面和四分之一跨度横截面的腹板变形,确认构件发生了畸变屈曲。(3)以试验构件为基础,利用ANSYS软件建立了数值分析模型并验证。其后对构件长细比,截面几何特征,钢材屈服强度,支撑约束刚度,初始缺陷等参数进行分析,考虑各参数对于蜂窝梁构件承载力和屈曲模式的影响,并对比了残余应力在各个条件下对蜂窝梁稳定承载力的影响程度。(4)结合蜂窝梁数值模拟模型的畸变屈曲力学性能,对现行的GB50017-2017《钢结构设计标准》中梁构件的稳定系数计算公式和已有的蜂窝梁整体弯曲弹性理论计算公式进行了分析和对比,提出了修正后的稳定系数建议公式,可供相关研究和工程实践参考。

关键词：蜂窝梁畸变屈曲残余应力有限元数值模拟设计公式

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高层钢结构交错桁架结构体系的静力性能研究

高层钢结构交错桁架结构体系的静力性能研究

作者：周期石湖南大学

学位级别：硕士

本文回顾了国内外交错桁架结构体系的理论研究和工程应用概况，并以此为基础，对高层交错桁架结构体系的静力性能进行了研究。通过对交错桁架结构体系受力特点的分析，确定了在竖向荷载和水平荷载作用下交错桁架结构体系的简化计算模... 详细信息

本文回顾了国内外交错桁架结构体系的理论研究和工程应用概况，并以此为基础，对高层交错桁架结构体系的静力性能进行了研究。通过对交错桁架结构体系受力特点的分析，确定了在竖向荷载和水平荷载作用下交错桁架结构体系的简化计算模型;然后，根据计算模型，提出了竖向荷载作用下空腹交错桁架结构的内力迭代计算方法以及水平荷载作用下交错桁架结构的内力和侧移计算方法;最后，通过分析柱端约束、同一楼层其它柱子以及相邻楼层柱子的影响，给出了柱子计算长度系数的计算方法。算例表明：本文方法的计算结果与有限元程序Sap84的计算结果吻合良好，但本文方法计算简单实用、速度快、工作量小。

关键词：交错析架结构体系, 计算模型, 迭代法, 内力计算方法, 侧移计算方法, 柱子计算长度系数

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装配式薄壁钢管混凝土桥墩柱脚抗震性能研究

装配式薄壁钢管混凝土桥墩柱脚抗震性能研究

作者：张裕松重庆大学

学位级别：硕士

钢管混凝土桥墩具有承载力高,变形能力好,抗震性能优越等特点,适用于城市桥梁体系,应用前景大。但现有的钢管混凝土柱脚形式存在着钢管在基础中的埋深大,基础中钢筋与钢管连接复杂,用钢量大,施工效率低等问题。本文提出新型的钢管混凝... 详细信息

钢管混凝土桥墩具有承载力高,变形能力好,抗震性能优越等特点,适用于城市桥梁体系,应用前景大。但现有的钢管混凝土柱脚形式存在着钢管在基础中的埋深大,基础中钢筋与钢管连接复杂,用钢量大,施工效率低等问题。本文提出新型的钢管混凝土桥墩柱脚形式,以解决柱脚的问题。本文对8个装配式薄壁钢管混凝土桥墩试件进行了滞回试验研究和数值分析,主要工作内容如下:(1)基于锚筋代替钢管埋入基础,锚筋与钢管焊接或者搭接的思路,提出了4种新型钢管混凝土桥墩柱脚形式,包括纵筋焊接锚固式柱脚、钢管-纵筋搭接锚固式柱脚、抗剪环箍-纵筋搭接锚固式柱脚、PBL-纵筋搭接锚固式柱脚。(2)采用ABAQUS软件建立有限元模型,有限元结果与已有的试验数据吻合良好,验证了有限元模型的有效性。基于该模型进行有限元参数分析,确定了新型柱脚锚筋的设计方法。(3)完成了装配式薄壁钢管混凝土桥墩的设计、加工以及材性试验。根据试验目的确定了试验装置和加载制度。对试件进行了滞回试验,试验参数为柱脚形式、轴压比。通过试验得到并分析了各试件的破坏模式、滞回曲线和骨架曲线;分析了柱脚钢管与锚筋的受力特点;对试件的承载力、刚度、延性和耗能等进行了分析。分析结果表明,新型钢管混凝土桥墩柱脚的承载力高、延性好,抗震性能优越。(4)对装配式薄壁钢管混凝土桥墩进行了有限元模拟,有限元结果与试验结果吻合良好,验证了有限元模型的有效性。对有限元模型进行应力分析,得到了各部件在峰值荷载作用下的应力水平。基于有限元模型进行参数分析,分析参数包括混凝土强度、轴压比、钢管壁厚、柱脚形式。根据试验研究与有限元分析,提出了设计建议。

关键词：钢管混凝土桥墩柱脚抗震性能有限元

低周反复荷载作用下钢结构交错桁架结构受力性能研究

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低周反复荷载作用下钢结构交错桁架结构受力性能研究

作者：龚焮长安大学

学位级别：硕士

本文在查阅大量文献的基础上,通过试验和有限元模拟分析对低周反复荷载作用下钢结构交错桁架体系的抗震及受力性能进行了研究。对一个8层1:8缩尺比例的钢结构交错桁架模型进行试验研究,对其施加低周反复荷载,获得了该模型结构的荷载.位... 详细信息

本文在查阅大量文献的基础上,通过试验和有限元模拟分析对低周反复荷载作用下钢结构交错桁架体系的抗震及受力性能进行了研究。对一个8层1:8缩尺比例的钢结构交错桁架模型进行试验研究,对其施加低周反复荷载,获得了该模型结构的荷载.位移滞回曲线和骨架曲线。在此基础上,分析了交错桁架结构的屈服荷载、变形恢复能力、延性、刚度与强度退化规律、耗能性能等,并提出了该模型结构的恢复力模型。结果表明,合理设计的钢结构交错桁架体系具有较好的抗震性能。此外,在试验的基础上,利用通用有限元程序ANSYS对试验模型进行模拟分析,得出了理论分析结果。将其与试验结果进行了对比分析,两者结果吻合较好。说明,一方面试验结果验证了有限元建模方法的正确可行性,另一方面,严谨的有限元分析反过来也检验了试验结果的客观正确性。此外,在正确的有限元分析模型基础上,建立了一系列交错桁架模型,并对交错桁架结构体系进行变参数分析。得到了在不同桁架形式及其布置形态、结构高度、空腹节间距、高宽比以及跨高比下的极限承载力、极限变形能力、延性等。分析了各种情况下结构的耗能能力,并给出了相应的抗震性能评价及设计建议。结果表明:落地混合式桁架布置形态较有利于在抗震地区采用;随着高度增加,空腹节间距增大,高宽比增大和跨高比减小,交错桁架结构的抗震性能有所降低。

关键词：钢结构交错桁架体系低周反复荷载抗震性能受力性能有限元方法

低层冷弯薄壁型钢结构住宅C形柱受压稳定性能研究

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低层冷弯薄壁型钢结构住宅C形柱受压稳定性能研究

作者：叶汉成长安大学

学位级别：硕士

本文在查阅大量文献的基础上,采用非线性有限元分析的方法,对低层冷弯薄壁型钢结构住宅C形柱的稳定极限承载力进行了分析。文中对单调加载作用下的试件进行有限元模拟,同时考虑了材料非线性和几何非线性问题。采用塑性壳单元模拟C形柱... 详细信息

本文在查阅大量文献的基础上,采用非线性有限元分析的方法,对低层冷弯薄壁型钢结构住宅C形柱的稳定极限承载力进行了分析。文中对单调加载作用下的试件进行有限元模拟,同时考虑了材料非线性和几何非线性问题。采用塑性壳单元模拟C形柱,方程组求解方法采用弧长法。有限元分析结果与试验值吻合良好,从而证明了有限元模型建立以及分析方法的正确性和可行性。在此基础上,对轴压作用下的初始缺陷、腹板宽度、翼缘宽度、卷边宽度、构件厚度和构件长度,以及荷载单向偏心和双向偏心等影响C形柱稳定极限承载力的因素进行了参数分析并且与按规范计算得到的计算值进行对比,结果表明:初始缺陷对C形柱的极限承载力影响显著;随着腹板宽度的逐渐增加,试件的极限承载力逐渐增加;随着翼缘宽度的逐渐增加,试件的极限承载力会出现先增加后减小的趋势;随着卷边宽度的逐渐增加,试件的极限承载力也会逐渐增加;随着构件厚度的逐渐增加,试件的极限承载力呈现线性增加的趋势;随着构件长度的逐渐增加,试件的极限承载力总体呈现逐渐减小的趋势。单向偏心荷载作用下,当翼缘宽度较小时,构件的稳定极限承载力随着正偏心距的增加而降低,随着负偏心距的增加也呈现逐渐降低的趋势;当翼缘宽度不是很大时,构件的稳定极限承载力随着正偏心距的增加而先增加后降低,随着负偏心距的增加呈现逐渐降低的趋势;当翼缘宽度较大时,构件的稳定极限承载力随着正偏心距的增加而先提高后降低,随着负偏心距的增加也呈现先提高后降低的趋势。双向偏心荷载作用下,当荷载作用点在Z轴正方向的时候,构件的稳定极限承载力随着X向偏心距的增加而降低;当荷载作用点在Z轴负方向的时候,构件的稳定极限承载力随着X向偏心距的增加呈现先提高后降低的趋势,并提出单轴对称截面双向压弯构件的稳定性验算公式。

关键词：冷弯薄壁型钢低层轻型钢结构住宅 C形柱极限承载力非线性有限元