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圆形底板刚性柱脚锚固设计研究

作　者: 刘威
导　师: 胡幸生
学　校: 华中科技大学
专　业: 结构工程
关键词: 刚性柱脚圆形底板锚栓接触问题粘结滑移
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 3次
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内容摘要

近年来,随着国民经济迅速发展,钢结构在土木工程领域的应用越益广泛,一些特殊形式的钢结构和工作要求呈现出来,它们在钢结构的构件设计、结构体系以及节点连接和钢结构与基础的连接等方面提出了更高的要求。本文选择圆形底板刚性柱脚的锚固设计进行研究,研究内容主要集中在锚栓拉力的计算和钢柱柱脚底板与混凝土接触面上的压应力分布问题;研究采用ANSYS的接触面有限元分析法模拟底板与混凝土间的压应力,并用非线性弹簧单元来模拟锚栓与混凝土间的粘结滑移作用,同时将有限元计算结果与传统设计方法计算结果进行比较,以期获得有关钢柱柱脚锚固设计的新认识。文中对我国常用的简化法和弹性比拟法计算的锚栓拉力进行了对比,还参照计算矩形底板锚栓方法的思路,推导了用于圆形底板柱脚计算的简化法与弹性比拟法。并在此基础上,用ANSYS建立了圆形底板刚性柱脚的有限元模型,模型考虑了钢柱底板与混凝土基础间的接触问题,还采用非线性弹簧单元来模拟锚栓与混凝土之间的粘结滑移作用。分析结果表明,用有限元法得到的锚栓拉力值介于简化法和弹性比拟法之间,这表明用简化法计算得到的圆形底板锚栓拉力值是偏于安全的,但用它求得的混凝土顶面最大压应力值偏小,设计中应对混凝土局部抗压进行复核。关于钢柱底板与混凝土接触面上的压应力分布问题,有限元接触面的分析结果表明该压应力是沿一种双折线的形式分布的,这与简化法和弹性比拟法的假设不同,且最大压应力并非处于底板边缘。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题的来源  8-10
  1.2 国内外的研究现状及存在的问题  10-12
  1.3 本文研究的主要内容  12-14
2 钢柱柱脚锚固的相关理论  14-20
  2.1 混凝土本构关系  14
  2.2 钢材本构关系  14-15
  2.3 接触问题理论  15-16
  2.4 粘结滑移理论  16-19
  2.5 本章小结  19-20
3 刚性柱脚锚栓拉力的传统计算方法  20-35
  3.1 矩形底板外露式刚性柱脚传统设计  20-27
  3.2 圆形底板外露式刚性柱脚锚栓拉力计算  27-34
  3.3 本章小结  34-35
4 刚性柱脚有限元模型的建立  35-44
  4.1 有限元分析模型简介  35
  4.2 ANSYS 有限元模拟过程  35-43
  4.3 本章小结  43-44
5 刚性柱脚有限元模型计算结果分析  44-63
  5.1 有限元法锚栓拉力的计算结果分析及对比  44-51
  5.2 混凝土基础接触面受力分析  51-59
  5.3 锚栓粘结性能分析  59-62
  5.4 本章小结  62-63
6 结论和展望  63-65
  6.1 结论  63-64
  6.2 展望  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-70
附录 MATLAB 求解程序  70-71

圆形底板刚性柱脚锚固设计研究

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