【摘要】：弧形鋼閘門(mén)作為擋水泄水結(jié)構(gòu),因其埋件少、水流順暢,啟閉力小、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活等優(yōu)點(diǎn),在水利水電工程中得到廣泛的應(yīng)用,保證其安全可靠的運(yùn)行十分重要,因此,許多研究者采用可靠度理論對(duì)其安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)。然而,針對(duì)弧形鋼閘門(mén)這類(lèi)復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu),如何基于可靠度理論對(duì)其進(jìn)行有效、準(zhǔn)確的安全評(píng)估尤為重要。因此,基于水工鋼閘門(mén)可靠度以及弧門(mén)空間主框架結(jié)構(gòu)布置形式的研究現(xiàn)狀,本文對(duì)弧門(mén)空間主框架結(jié)構(gòu)的體系可靠度展開(kāi)系統(tǒng)研究。本文主要研究工作及成果如下:第一,以往采用體系可靠度理論對(duì)弧門(mén)進(jìn)行安全性評(píng)估時(shí),由于計(jì)算方法的限制,多是針對(duì)某一主要構(gòu)件進(jìn)行可靠性分析,如主梁、支臂。將結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)件進(jìn)行分離計(jì)算的方法難以準(zhǔn)確對(duì)其安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)。基于此,為有效、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)弧門(mén)空間主框架結(jié)構(gòu)的安全性,本文將隨機(jī)有限元與體系可靠度理論相結(jié)合,提出了可同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)三維空間效應(yīng)、結(jié)構(gòu)非線性特征以及多失效模式間相關(guān)性的體系可靠度計(jì)算方法。第二,采用本文提出的體系可靠度計(jì)算方法,對(duì)主橫梁式(主縱梁式)傳統(tǒng)V型和新型Y型支臂弧門(mén)空間主框架在承載能力極限狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)下以及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行了可靠指標(biāo)的計(jì)算,并基于計(jì)算結(jié)果對(duì)兩者的安全性、可靠性進(jìn)行對(duì)比分析及評(píng)估。研究表明:第一,本文給出的弧門(mén)空間主框架體系可靠度分析方法,可實(shí)現(xiàn)弧門(mén)空間主框架結(jié)構(gòu)在承載能力極限狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)下以及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)下的體系可靠指標(biāo)計(jì)算,該方法在計(jì)算體系可靠度過(guò)程中具有簡(jiǎn)潔、實(shí)用的特點(diǎn)。第二,對(duì)于主橫梁式空間主框架,在承載能力極限狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)(規(guī)范標(biāo)準(zhǔn))下,V型支臂空間主框架結(jié)構(gòu)的體系可靠指標(biāo)為9.429(3.834),Y型支臂空間主框架結(jié)構(gòu)的體系可靠指標(biāo)為9.277(3.383),V型支臂的可靠指標(biāo)略大于Y型。兩者均遠(yuǎn)大于可靠性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的水工結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)的目標(biāo)可靠指標(biāo)β_t。表明按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)的弧門(mén)空間主框架在承載能力極限狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)下具有很高的可靠度水平。第三,對(duì)于主縱梁式空間主框架,在承載能力極限狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)(規(guī)范標(biāo)準(zhǔn))下,V型支臂空間主框架結(jié)構(gòu)的體系可靠指標(biāo)為9.489(3.521),Y型支臂空間主框架結(jié)構(gòu)的體系可靠指標(biāo)為10.052(3.835),表明若弧門(mén)為主縱梁式布置時(shí),Y型支臂的可靠性大于V型。同時(shí),從可靠指標(biāo)的角度說(shuō)明將Y型支臂應(yīng)用于弧門(mén)上是可行的。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TV663
【圖文】：

估方法一直是學(xué)者們關(guān)注的問(wèn)題�；诳紤]主框雜以及特殊的工作環(huán)境等特點(diǎn)，采用單一隨機(jī)有簡(jiǎn)明、有效的對(duì)其進(jìn)行可靠性分析。針對(duì)閘門(mén)可以及失效模式間相關(guān)性的問(wèn)題，將隨機(jī)有限元法框架體系可靠度計(jì)算方法，可同時(shí)考慮空間效應(yīng)隨機(jī)有限元法計(jì)算效率低和可靠度理論計(jì)算復(fù)雜體系進(jìn)行安全評(píng)估分析。分析模型主框架分析模型鋼閘門(mén)的主要承載體系，以 V 型支臂為例，它是的 V 型支臂空間主框架結(jié)構(gòu)，它是延性材料的圖 3-1 所示，橫梁兩端約束 y 方向位移，縱梁下允許繞 y 軸旋轉(zhuǎn)。通過(guò) ANSYS15.0 對(duì)其承載能極限荷載作用時(shí)，上下支臂失穩(wěn)導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞

為薄壁箱型截面結(jié)構(gòu)，塑性鉸 1 至 8，其中一個(gè)達(dá)，從而導(dǎo)致弧門(mén)破壞；同時(shí)，主梁如產(chǎn)生過(guò)大位移樣將影響弧門(mén)安全性。因此，塑性鉸 1 至 10 只要間主框架結(jié)構(gòu)整體失效。亦即弧門(mén)空間主框架有 1空間主框架分析模型框架是由 2 根縱梁、2 根橫梁、2 個(gè) Y 型支臂組成的次超靜定結(jié)構(gòu)，其簡(jiǎn)化力學(xué)模型如圖 3-2 所示，橫束 z 方向位移，支鉸處約束為僅允許繞 y 軸旋轉(zhuǎn)。通間主框架承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其在受導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞是最主要的破壞模式。分析發(fā)現(xiàn)空支臂分支兩端及支鉸處應(yīng)力較大，即將進(jìn)入塑性階框架結(jié)構(gòu)失效時(shí)的破壞特點(diǎn)。如圖 3-2 所示，塑性繪方式，并非指某一截面真正進(jìn)入塑性。塑性鉸 1 的應(yīng)力，塑性鉸 9 至 10 為主梁達(dá)到承載能力極限狀

【參考文獻(xiàn)】

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1 楊綠峰;劉嬌;余波;;結(jié)構(gòu)體系可靠度分析的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)約界法[J];土木工程學(xué)報(bào);2014年04期

2 陳衛(wèi)東;李建操;于艷春;楊文淼;王巍;嚴(yán)涵;;高效識(shí)別桁架結(jié)構(gòu)主要失效模式的一種新方法[J];力學(xué)學(xué)報(bào);2013年02期

3 盧昊;張義民;黃賢振;朱麗莎;;多失效模式典型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法研究[J];工程力學(xué);2011年08期

4 王羿;王正中;孫丹霞;趙延風(fēng);;彈性固支平板鋼閘門(mén)主梁的可靠度分析[J];長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào);2011年04期

5 劉計(jì)良;王正中;申永康;余衛(wèi)華;;深孔弧形閘門(mén)支臂最優(yōu)個(gè)數(shù)及截面優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];水力發(fā)電學(xué)報(bào);2010年05期

6 胡冉;李典慶;周創(chuàng)兵;陳益峰;;基于隨機(jī)響應(yīng)面法的結(jié)構(gòu)可靠度分析[J];工程力學(xué);2010年09期

7 李典慶;周創(chuàng)兵;陳益峰;姜清輝;榮冠;;邊坡可靠度分析的隨機(jī)響應(yīng)面法及程序?qū)崿F(xiàn)[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2010年08期

8 吳帥兵;胡冉;李典慶;;鋼閘門(mén)主梁可靠度敏感性分析[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2009年01期

9 劉穎;楊綠峰;莫遠(yuǎn)昌;;基于隨機(jī)響應(yīng)面法的結(jié)構(gòu)可靠度研究[J];廣西大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年04期

10 屈超;王正中;朱軍祚;方寒梅;孫丹霞;;基于ANSYS的三支臂弧形鋼閘門(mén)拓?fù)鋬?yōu)化布置[J];人民長(zhǎng)江;2008年12期

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1 馮云芬;可靠度理論在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的若干應(yīng)用研究[D];大連理工大學(xué);2015年

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2 李永科;弧形鋼閘門(mén)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與可靠度分析[D];大連理工大學(xué);2015年

3 趙春龍;大型水工弧門(mén)樹(shù)狀柱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及優(yōu)化研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2013年

4 莫慧峰;弧形鋼閘門(mén)可靠度分析[D];河海大學(xué);2002年

本文編號(hào)：2721694