润扬长江大桥塔顶门架稳定性研究

摘要

该文简要回顾了压杆稳定问题的研究历程和钢结构框架体系非线性研究现状,介绍了钢结构框架整体稳定性研究的方法以及若干非线性因素的处理方法,并进行了简要评述.该文以润扬长江大桥南汊悬索桥塔顶门架为工程背景,采用ANSYS通用有限元程序,建立了结构空间分析模型,对其在不同工况、不同阶段下的弹性屈曲失稳模式进行了分析,提取了结构弹性屈曲失稳的前二阶失稳模式,找出了该门架在悬索桥不同施工阶段的最不利荷载工况以进行后续的结构非线性分析.在结构的非线性分析中,着重分析了结构P-delta效应对结构极限承载力的影响,即主要构件初曲率、框架顶部侧移等初始缺陷对结构整体极限承载力的影响,找出了结构失稳时的最不利构件,并考察了结构构件的强度,同时按规范规定验算了受压构件的稳定性.经计算比较分析,得出了结构在主要构件初曲率、框架顶部侧移等初始缺陷影响下结构非线性稳定性的变化规律.同时,加强结构中最先屈曲构件的刚度可以有效提高结构整体极限承载力.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1引言

1.2稳定问题研究的若干基本概念

1.2.1平衡状态的稳定性

1.2.2结构在静力作用下的两类稳定问题

1.2.3失稳的判别准则

1.2.4稳定分析的特点

1.3压杆研究历史的简要回顾

1.4钢框架稳定研究现状

1.4.1钢结构设计的规范方法

1.4.2非线性分析模型

1.4.3影响结构稳定的非线性因素

1.5本文所作的主要工作

第2章结构分析模型

2.1引言

2.2材料和截面特性

2.2.1材料

2.2.2截面特性

2.3结构计算模型

2.3.1计算单元

2.3.2计算模型

2.3.3结构计算工况

第3章结构的弹性屈曲

3.1理论基础

3.1.1基本假定

3.1.2弹性屈曲分析理论

3.2格栅吊装工况弹性屈曲失稳模态

3.2.1格栅吊装工况荷载情况

3.2.2起吊阶段弹性屈曲失稳模态

3.2.3行走阶段弹性屈曲失稳模态

3.2.4屈曲模态分析

3.3索鞍吊装工况弹性屈曲失稳模态

3.3.1索鞍吊装工况荷载情况

3.3.2起吊阶段弹性屈曲失稳模态

3.3.3运行阶段Ⅰ弹性屈曲失稳模态

3.3.4运行阶段Ⅱ弹性屈曲失稳模态

3.3.5运行阶段Ⅲ弹性屈曲失稳模态

3.3.6屈曲模态分析

3.4索股横移工况弹性屈曲失稳模态

3.4.1索股横移工况荷载情况

3.4.2两侧提索工况弹性屈曲失稳模态

3.4.3中跨提索工况弹性屈曲失稳模态

3.4.4边跨提索工况弹性屈曲失稳模态

3.4.5屈曲模态分析

3.5中央扣吊装工况弹性屈曲失稳模态

3.5.1中央扣吊装荷载情况

3.5.2中央扣吊装工况弹性屈曲失稳模态

3.5.3弹性屈曲失稳模态分析

3.6横桥向最大风载工况弹性屈曲失稳模态

3.6.1横桥向最大风载工况荷载情况

3.6.2横桥向最大风载工况弹性屈曲模态

3.6.3弹性屈曲失稳模态分析

3.7本章小结

第4章结构的非线性稳定性分析

4.1计算模型

4.1.1分析模型

4.1.2几何非线性

4.1.3材料非线性

4.2非线性问题的求解方法

4.2.1牛顿—拉普森荷载控制法

4.2.2弧长控制法

4.3结构极限承载力的分析方法

4.4非线性稳定性分析中不同初始缺陷的影响

4.5结构在初始缺陷影响下的非线性分析

4.5.1无初始缺陷结构的非线性分析

4.5.2结构在初曲率影响下的稳定性分析

4.5.3结构在整体侧移影响下的稳定性分析

4.5.4结构在框架顶部侧移和初曲率影响的极限承载力分析

4.5.5无缺陷结构个别构件加强后结构极限承载力分析

4.6本章小结

结论

致谢

参考文献

附录A格构构件中缀板对截面刚度的影响

A.1格构构件的换算截面特性

A.2格构构件在结构整体模型的影响

A.3格构构件在非线性稳定性计算中的影响

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果