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多边形单管通信塔极限承载力分析及其地震响应分析

作　者: 郭妍
导　师: 巩玉发
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 结构工程
关键词: 多边形单管通信塔非线性分析有限元法极限承载力地震响应
分类号: TU311.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 34次
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内容摘要

单管通信塔以其简洁而富于变化的外形,便捷的连接方式,较小的基础面积等特点,成为国外输电架设塔和通信塔的主要设计形式,近年来在我国开始大量使用,拥有良好的发展前景。单管通信塔是一种横截面相对较小,径厚比较大的细长构筑物,故受风荷载影响较大,对单管塔进行风荷载作用下的极限承载力分析直接影响着结构安全性和使用性。同时,地震是无法避免的自然灾害,对于结构的破坏是无法忽视的,为了避免地震时结构破坏、遏止破坏引发的次灾害等恶劣事故的出现,尚需进行单管通信塔地震响应分析。本文首先阐述了单管塔的研究现状。对比不同结构形式通信塔的力学性能和适用性,介绍多边形单管通信塔的优越性。接着介绍了非线性理论及有限元非线性分析理论,以此建立多边形单管通信塔模型。而后根据风荷载理论、随机振动理论,运用M.Shinozuka方法仿真模拟得到了作用于多边形单管通信塔的多维相关脉动风荷载时程样本曲线,并进行了检验。在掌握结构构造和熟悉国内外规范的相关规定基础上,进行结构风荷载极限承载力分析。最后,本文运用ANSYS软件以地震谱、地震波两种加载方式,对三种不同截面的多边形单管通信塔结构进行了地震谱分析和瞬态分析。所做研究对今后进行多边形单管通信塔设计和应用具有重要意义。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-19
  1.1 引言  10
  1.2 高耸结构概述  10-11
  1.3 通信塔的发展及现状  11-13
  1.4 通信塔的分类  13-16
    1.4.1 空间桁架塔  14-15
    1.4.2 单管塔  15-16
    1.4.3 拉索式通信塔  16
  1.5 本文的研究内容与意义  16-18
  1.6 本文主要的工作内容  18-19
2 多边形单管通信塔的有限元分析方法  19-34
  2.1 概论  19
  2.2 多边形单管通信塔的受力特点  19-20
  2.3 非线性理论及有限元分析方法  20-26
    2.3.1 非线性基本理论  20-21
    2.3.2 非线性有限元分析方法  21-26
  2.4 多边形单管通信塔模型建立  26-33
    2.4.1 钢材应力-应变关系的简化模型  26-28
    2.4.2 ANSYS 建立多边形单管通信塔模型  28-33
  2.5 本章小结  33-34
3 多边形单管通信塔的风荷载模拟  34-51
  3.1 概述  34
  3.2 风的基本特性  34-41
    3.2.1 平均风理论及其计算  35-37
    3.2.2 脉动风理论及其计算  37-41
  3.3 多边形单管通信塔的脉动风模拟方法  41-44
    3.3.1 基本模拟方法概述  41
    3.3.2 谐波叠加法  41-43
    3.3.3 风荷载时程样本检验  43-44
  3.4 MATLAB 软件模拟多边形单管通信塔的风荷载  44-50
    3.4.1 模型及模拟理论  44
    3.4.2 脉动风模拟  44-48
    3.4.3 风荷载样本检验  48-50
  3.5 本章小结  50-51
4 多边形单管通信塔的极限承载力  51-65
  4.1 概述  51
  4.2 极限承载力理论  51-57
    4.2.1 结构极限状态  51-52
    4.2.2 材料非线性  52-55
    4.2.3 结构几何缺陷问题  55-57
  4.3 多边形单管通信塔极限承载力分析  57-64
    4.3.1 特征值屈曲分析  57-62
    4.3.2 非线性屈曲分析  62-64
  4.4 本章小结  64-65
5 多边形单管通信塔地震响应分析  65-75
  5.1 地震作用理论  65-68
    5.1.1 静力理论阶段  65-66
    5.1.2 反应谱理论阶段  66-67
    5.1.3 动力理论阶段  67-68
    5.1.4 减震控制理论阶段  68
  5.2 ANSYS 分析方法  68-69
    5.2.1 谱分析技术  68-69
    5.2.2 瞬态动力学分析技术  69
  5.3 多边形单管通信塔地震响应分析  69-74
    5.3.1 多边形单管通信塔谱分析  69-72
    5.3.2 多边形单管通信塔瞬态动力学分析  72-74
  5.4 本章小结  74-75
结论  75-77
  主要结论  75-76
  展望  76-77
参考文献  77-81
作者简历  81-83
学位论文数据集  83-84

多边形单管通信塔极限承载力分析及其地震响应分析

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