拉索膨胀系数及预应力钢结构在温度作用下性能研究

摘要

预应力钢结构已成为现代结构工程中最活跃最具有发展潜力的结构体系之一。钢拉索是目前在预应力钢结构中广泛应用的单元，而对于钢拉索的主要结构特性之一，即膨胀系数还没有确切的数值。而现有的数值也相差较大，在工程实际处理中采用纯钢材的线膨胀系数来代替钢拉索的线膨胀系数。经过调查研究发现，现有条件下还尚未有可以直接用于测定拉索线膨胀系数的仪器设备。本文通过自行开发研制的两套线膨胀仪——空气加热线膨胀仪和水加热线膨胀仪，对目前工程中用到的拉索进行其线膨胀系数的测定。 通过对实体试件进行试验的方法测得的拉索的线膨胀系数，并对这些原始数据运用origin数据处理软件，进行分析、处理后得到拉索的线膨胀系数。 将由试验测得的拉索的线膨胀系数，运用到弦支穹顶结构的工程实例中。以跨度35.4m，矢高4.6m的天津保税区商务中心弦支穹顶屋盖为例，进行了预应力的设定分析。采用ANSYS有限元分析软件进行了结构的建模、找形和承受温度作用的分析。计算仅在温度的作用下，对弦支穹顶环索中预应力的影响，和结构中各个杆件的内力变化。施加在结构上的温度作用，采用不同的线膨胀系数(目前文献中现有的与试验测得的)，从而可以看出，由于线膨胀系数的不同，所引起的不同的温度作用及引起预应力钢结构的预应力和内力的不同变化。并分析得出拉索的线膨胀系数对预应力空间钢结构影响的重要性。 将温度作用对预应力空间钢结构的作用影响，同斜拉结构、张弦梁结构进行对比。得出温度作用对这几种结构形式影响的差异度。 最后总结本文的研究成果，提出了今后在本课题的进一步相关研究中的问题，并对本课题的研究意义进行了展望。

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第一章绪论

1.1预应力钢结构及拉索线膨胀系数的研究背景

1.2拉索线膨胀系数的研究现状

1.3本课题的研究意义

1.4本文的主要研究工作

第二章拉索线膨胀系数的试验研究

2.1试验原理

2.2管状电炉法试验

2.3水域加热试验仪器的研制

2.4空气加热试验仪器的研制

2.5水域加热试验研究

2.6空气加热试验研究

2.7对比试验研究

2.8试验研究结论

第三章弦支穹顶结构及拉索预应力值的确定

3.1引言

3.2空间索单元

3.3拉索预应力的施加实例分析

第四章温度作用下弦支穹顶结构性能的研究

4.1结构预应力的损失及其补偿方法

4.2温度作用下预应力的影响及其计算

4.3温度作用对弦支穹项结构支座反力的影响

4.4温度作用对弦支穹顶结构拉索预应力值的影响

4.5温度作用对弦支穹顶拉索单元应力值的影响

第五章温度作用下不同预应力钢结构特性对比分析

5.1温度作用对斜拉结构(斜拉桥、吊挂结构)影响的研究现状

5.2温度作用对张弦梁结构和斜拉结构影响的研究现状

5.3温度作用对弦支穹顶结构影响的研究现状

第六章结论与展望

6.1结论:

6.2展望:

参考文献

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