钢桁架栓接间隙的力学性能影响研究

作     者：简顺艺 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王小松

授予年度：2023年

学科分类：11[军事学] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 1109[军事学-军事装备学] 

主      题：栓接间隙 NAPS 钢桁架 非弹性挠度 

摘      要：钢桁架在施工应用中极其广泛,直桁架组装而成的钢栈桥、施工平台随处可见,在西部山区,钢桁架组装的曲线钢拱架在混凝土拱现浇施工中也占有极具重要的地位。目前大多数施工结构在计算中缺少考虑钢桁架栓接间隙对结构的影响或缺少针对栓接间隙的研究。因此,本文为了研究钢桁架栓接间隙的力学性能影响,编制了具备栓接间隙非线性有限元分析能力的程序。本文主要的研究内容和结论如下:(1)根据弹性荷载法推导了适用于直线型钢桁架栓接间隙的非弹性挠度公式;介绍了适用于有限元编程的平面桁架、梁单元非线性分析理论以及栓接间隙非线性分析理论。(2)基于MATLAB和Visual ***编制了结构非线性有限元分析程序NAPS。分别利用实验算例和虚功原理计算桁架栓接间隙产生的非弹性挠度结果与程序NAPS的结果进行对比。结果表明,NAPS具有精确可靠的栓接间隙非线性分析能力,并能基于任意结构形式进行仿真分析。(3)基于NAPS开展栓接间隙对直线形桁架的力学性能影响分析,研究证明了,简支梁非弹性挠度计算公式的正确性,并给出了适用于等双跨连续梁在栓接间隙下最大非弹性挠度的计算公式。(4)基于NAPS分别建立可微调式、贝雷梁式和六四军用梁式曲线钢拱架,模拟拱圈分环分段施工加载过程,分析栓接间隙对钢拱架挠度的影响,提出了适用于常见类型钢拱架的拱顶非弹性挠度值计算公式。(5)针对各类直线型和曲线型钢桁架栓接间隙影响的研究表明:栓接间隙会导致结构位移发生变化,从而引起结构内力重分配;钢拱架由于栓接间隙引起的非弹性变形与栓接间隙的大小成正比;在栓接间隙大小一定的情况下,钢桁架由于栓接间隙引起的非弹性变形仅与各个栓接处的拉压受力状态相关,亦即:不同大小的荷载分布如果形成相同的栓接拉压受力状态,则栓接间隙引起的非弹性变形值保持不变。