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预应力组合网架结构基于整体极限承载的可靠度理论研究

田璐  
【摘要】:预应力组合网架是一种在组合网架和预应力技术基础上发展起来的由钢和钢筋混凝土组成的新型预应力大跨度复杂空间结构体系,这种结构体系能够发挥两种不同材料的强度优势,具有整体刚度大,承载能力高,抗震性能好等优点。但由于预应力组合网架组成材料的复杂性和其结构构件的多样性,对其整个结构超过弹性极限,进入非线性达到极限承载力而破坏的受力全过程尚缺乏有效的分析方法。预应力组合网架作为一个高次超静定空间结构,其结构部分进入塑性后,并非就失去承载能力,更为合理的设计方法应是建立在对其进行整体极限承载力分析的基础之上,并以保证结构整体极限承载状态的可靠度为目标。为此本文对预应力组合网架结构基于整体极限承载力的可靠性进行了初步研究,主要做了以下工作: 1、为了较为准确地模拟预应力组合网架结构受力全过程的非线性反应,追踪其破坏发展过程和极限承载能力,本文依据相关规范设计了一个预应力组合网架结构大尺度分析模型,并采用实体单元,引入单压杆力学模型,建立了更为接近实际受力情况的有限元数值模型。 2、在此模型的基础上,本文对预应力组合网架结构进行了典型双重非线性整体极限承载力分析,追踪了该结构各主要构件的非线性受力全过程,从而得出了各主要构件的受力发展过程和受力性能特点,确定了该结构的破坏模式和极限承载力状态。分析表明预应力组合网架的破坏模式主要是混凝土板沿对角线区域压碎而导致结构破坏。 3、基于上述预应力组合网架的破坏模式,得出了该结构的极限状态功能函数,选取对功能函数影响较大的参数,对该结构利用ANSYS中的蒙特卡洛法进行结构可靠性分析,得到了该结构的近似可靠指标,分析了功能函数对各个输入变量的灵敏度,给出了提高结构可靠性的方法。


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