發(fā)布時(shí)間：2017-04-02 09:13

  本文關(guān)鍵詞：CFRP索在弦支結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：弦支結(jié)構(gòu)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一類新型預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)形式，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于會(huì)展中心、大型體育館、機(jī)場(chǎng)航站樓、火車站以及工業(yè)廠房等建筑中。隨著對(duì)弦支結(jié)構(gòu)研究的深入，很多問(wèn)題暴露了出來(lái)，目前工程中使用的鋼索耐腐蝕性差、比強(qiáng)度低、溫度作用明顯，導(dǎo)致很多結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中由于鋼索銹蝕發(fā)生結(jié)構(gòu)倒塌或者結(jié)構(gòu)換索。要從根本上解決這些問(wèn)題，最好的辦法就是采用抗腐蝕性能好、高性能低密度的碳纖維復(fù)合增強(qiáng)材料，簡(jiǎn)稱CFRP。 本文在既有理論和研究成果的基礎(chǔ)上提出了CFRP索-弦支結(jié)構(gòu)體系，從索的垂度、索的有效彈性模量、索的傳載效率和承載效率方面，用理論推導(dǎo)的方法計(jì)算了CFRP單索的性能。以某工程實(shí)例為研究對(duì)象，建立兩種有限元模型——鋼索-弦支結(jié)構(gòu)和CFRP索-弦支結(jié)構(gòu)，并對(duì)兩者分別進(jìn)行了靜力分析、穩(wěn)定分析、溫度作用分析和風(fēng)振響應(yīng)分析。得到的主要結(jié)論有： （1）在軸力、傾斜角度和長(zhǎng)度一致的情況下，CFRP的垂度僅為鋼索的1/5；在不同長(zhǎng)度和應(yīng)力水平下CFRP索的彈性模量損失比鋼索小很多；由于索的自重垂度會(huì)使索的傳載效率和承載效率降低，通過(guò)計(jì)算可得CFRP索作為預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在弦支結(jié)構(gòu)中使用時(shí)，可認(rèn)為CFRP索不會(huì)因自身重力產(chǎn)生的垂度而發(fā)生較大變形，其初始軸線基本保持不變，索的傳載效率和承載效率和初始設(shè)計(jì)值一樣，不隨時(shí)間變化而降低。 （2）靜力分析時(shí)，相同的荷載工況下，CFRP索-弦支結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力比鋼索-弦支結(jié)構(gòu)大3~4MPa左右，但是CFRP索-弦支結(jié)構(gòu)的索的應(yīng)力比鋼索-弦支結(jié)構(gòu)中索的內(nèi)力小25MPa左右。 （3）CFRP索在纖維縱向具有負(fù)熱膨脹特性，溫度變化20℃時(shí)，，鋼拉索內(nèi)力損失了13%，CFRP索內(nèi)力損失10%，這表明在溫度變化時(shí)CFRP索-弦支結(jié)構(gòu)的拉索的預(yù)應(yīng)力損失比鋼索-弦支結(jié)構(gòu)的小。 （4）穩(wěn)定分析時(shí)，鋼索-弦支結(jié)構(gòu)的荷載因子為5.0733，CFRP索-弦支結(jié)構(gòu)的荷載因子為5.286，CFRP索-弦支結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性比鋼索-弦支結(jié)構(gòu)略有提高。 （5）兩種結(jié)構(gòu)整體的風(fēng)振響應(yīng)能力基本相同，CFRP索-弦支結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)比鋼索-弦支結(jié)構(gòu)大一些。
【關(guān)鍵詞】：弦支結(jié)構(gòu) CFRP索 靜力分析 溫度作用 穩(wěn)定分析 風(fēng)振響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU399
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-23
• 1.1 弦支結(jié)構(gòu)9-15
• 1.1.1 弦支結(jié)構(gòu)的分類9-11
• 1.1.2 弦支結(jié)構(gòu)的應(yīng)用11-13
• 1.1.3 拉索13-15
• 1.2 CFRP 索15-18
• 1.2.1 CFRP 筋的特點(diǎn)15-16
• 1.2.2 成型工藝16-17
• 1.2.3 工程中的 CFRP 筋17-18
• 1.3 CFRP 索的應(yīng)用研究現(xiàn)狀18-22
• 1.3.1 CFRP 索的應(yīng)用現(xiàn)狀18-19
• 1.3.2 CFRP 索的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3.3 CFRP 索錨具的研究現(xiàn)狀20-22
• 1.4 本文的研究目的、意義及主要內(nèi)容22-23
• 第二章 基本理論23-34
• 2.1 CFRP 單索解析解23-26
• 2.2.1 基本力學(xué)方程23-24
• 2.1.2 彈性懸鏈線解24-25
• 2.1.3 懸鏈線解25
• 2.1.4 拋物線解25-26
• 2.2 弦支結(jié)構(gòu)的形態(tài)分析26-28
• 2.2.1 弦支結(jié)構(gòu)的形態(tài)26-27
• 2.2.2 找力分析27-28
• 2.2.3 找形分析28
• 2.3 預(yù)應(yīng)力28-31
• 2.3.1 預(yù)應(yīng)力計(jì)算方法28-29
• 2.3.2 有限元中預(yù)應(yīng)力模擬29-31
• 2.3.3 預(yù)應(yīng)力優(yōu)化31
• 2.4 穩(wěn)定分析31-34
• 2.4.1 特征屈曲32-33
• 2.4.2 非線性屈曲33-34
• 第三章 CFRP 拉索的理論計(jì)算34-39
• 3.1 數(shù)值分析方法34-35
• 3.1.1 等效彈性模量法34-35
• 3.1.2 多桿單元法35
• 3.1.3 多節(jié)點(diǎn)曲線索單元法35
• 3.1.4 懸梁線索單元法35
• 3.2 拉索垂度35-36
• 3.3 索的有效彈性模量36-37
• 3.4 索的傳載效率和承載效率37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第四章 CFRP 索-弦支結(jié)構(gòu)靜力與穩(wěn)定分析39-62
• 4.1 模型建立39-42
• 4.1.1 算例概況39-40
• 4.1.2 基本假定40-41
• 4.1.3 有限元模型41-42
• 4.2 靜力分析42-51
• 4.2.1 荷載工況42-43
• 4.2.2 結(jié)構(gòu)內(nèi)力43-46
• 4.2.3 結(jié)構(gòu)變形46-50
• 4.2.4 結(jié)構(gòu)支座反力50-51
• 4.3 溫度作用51-57
• 4.3.1 線膨脹系數(shù)51-52
• 4.3.2 CFRP 索-弦支結(jié)構(gòu)體系52-54
• 4.3.3 CFRP 斜拉索54-57
• 4.4 穩(wěn)定分析57-61
• 4.4.1 特征屈曲分析57-60
• 4.4.2 非線性屈曲分析60-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第五章 風(fēng)振響應(yīng)62-74
• 5.1 風(fēng)作用原理62
• 5.2 分析理論62-63
• 5.3 結(jié)構(gòu)自振特性63-68
• 5.3.1 基本參數(shù)64
• 5.3.2 自振周期64-65
• 5.3.3 結(jié)構(gòu)振型65-68
• 5.4 風(fēng)振響應(yīng)分析68-73
• 5.4.1 風(fēng)速時(shí)程模擬68-69
• 5.4.2 位移響應(yīng)69-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 第六章 結(jié)論與展望74-76
• 6.1 結(jié)論74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明79-80
• 致謝80

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：CFRP索在弦支結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：282237