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高强钢管的稳定承载力研究

作　者: 包春晓
导　师: 李正良
学　校: 重庆大学
专　业: 结构工程
关键词: 高强钢管极限承载力稳定性试验研究有限元分析
分类号: TU392.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

近些年来，我国的电力事业发展速度迅猛。随之而来的是，输电线路中开始出现一系列大容量、长距离、高电压的线路体系，并且越来越多，输电线路杆塔的荷载也变得越来越大。输电线路钢管塔因为风阻效应较小、技术性能良好、外形简洁美观，近年来被越来越多地采用。随着对钢管的结构形式的进一步深入研究，以及近些年来国家对高强度钢材的推广使用，可以预言高强钢管结构有很大的发展空间。目前在我国，高强钢管在输电铁塔中应用较少，对于其应用还没有明确的设计技术规定。目前铁塔结构的计算模型采用的是空间桁架结构，并且按照拉杆和压杆的稳定计算对构件进行设计。在采用高强度钢管时，压杆的稳定将是影响结构极限承载力的最为重要的影响因素。针对这一问题，本论文具体进行了以下方面的工作。（1）理论分析：进行Q420和Q460高强度钢管的极限承载力计算的理论分析。采用逆算单元长度法，提出理论计算方法，再利用FORTRAN95语言编制程序来计算Q420、Q460高强钢管轴心受压构件的柱子曲线。（2）试验研究：试验是研究高强钢管稳定性的重要方法之一。本文对多组不同长细比273×6，356×10,426×8材料为Q420，Q460规格的钢管，开展试验研究。得到不同构件的破坏形态，和极限承载能力。（3）有限元分析：对若干Q420和Q460不同规格的273×6，356×10,426×8高强钢管进行有限元分析。在考虑压杆有初始缺陷的情况下，建模并分析其稳定性。研究钢管长细比、径厚比对极限承载力的影响规律。（4）适合的计算方法：对高强度钢管轴心受压构件承载力计算方法进行研究，综合以上各项研究结果，验证当前规范柱子曲线对高强钢的适用性，并且提出合理的建设性计算方法，为实际工程提供参考。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-17
  1.1 引言  8-9
  1.2 国内外输电线路铁塔中高强钢管塔的应用情况  9-11
  1.3 国内外对于高强钢管的承载力的研究现状  11-15
    1.3.1 稳定承载力研究的必要性  11
    1.3.2 钢结构稳定问题的类型  11-12
    1.3.3 轴心受压构件的屈曲形式  12-13
    1.3.4 国内外研究现状  13-15
  1.4 本文的研究内容和研究方法  15-17
2 高强钢管轴心受压承载力理论分析  17-30
  2.1 逆算单元长度法介绍  17-24
    2.1.1 基本假定  17-18
    2.1.2 轴力 N - 弯矩 M - 曲率 R 的关系  18-20
    2.1.3 逆算单元长度法  20-22
    2.1.4 计算步骤  22-24
  2.2 计算结果  24-29
  2.3 本章小结  29-30
3 高强钢管轴心受压稳定试验  30-46
  3.1 试验目的  30
  3.2 试验样本  30-31
  3.3 材性试验  31-38
  3.4 试验装置和加载制度  38-39
  3.5 测点布置  39
  3.6 试验现象  39-40
  3.7 数据处理和试验结果  40-42
  3.8 承载力的确定  42-46
    3.8.1 规范中荷载的选取  42
    3.8.2 转化为标准荷载  42-44
    3.8.3 试验钢管 D/t 统计表  44-46
4 高强钢管轴心受压有限元分析  46-54
  4.1 有限元基本理论思想  46-48
  4.2 有限元模型及其适应性验证  48-52
  4.3 高强钢管受力性能的参数分析(几何参数对钢管极限承载力的影响)  52-54
5 高强钢管极限承载力计算方法  54-59
  5.1 概述  54
  5.2 轴心受压构件整体稳定计算方法  54-55
    5.2.1 《美国规范》计算方法  54-55
    5.2.2 《欧洲规程》计算方法  55
  5.3 中国钢结构规范计算方法及合理建议  55-59
    5.3.1 《钢结构设计规范》中轴心受压构件整体稳定计算  55-56
    5.3.2 不同规格钢管柱子曲线比较  56-57
    5.3.3 强度折减系数 mN的建议公式  57-59
6 结论  59-61
  6.1 主要研究结论  59-60
  6.2 有待进一步解决的问题  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-64
附录  64
  作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录  64

高强钢管的稳定承载力研究

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