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索端冷压锚固节点接触及承载力模拟分析

蔡闻  
【摘要】:索结构以其充分利用钢材的抗拉强度、结构效率高、造型新颖、构思巧妙等优点深受设计师青睐而大量运用于大型预应力建设项目。在此类结构中,钢索端头锚固节点对预应力体系能够得以正确实现和正常发挥工作效能无疑起着重要作用。本文旨在通过对一个索端锚固节点实验进行数值模拟以全程再现节点表现出的力学特性和规律。据此针对影响锚固节点极限承载力的各相关因素进行分析,以提高极限承载力为目的优化节点的加工制作过程,以期为工程应用提供参考。 在搜集研究了大量国内外相关文献资料及国内相关研究的硕博论文的基础上,针对所研究问题的特点本文首先介绍了接触和摩擦问题的研究历史与现状;总结了解析法和数值分析法求解接触问题,并讨论接触问题分析的力学模型和有限元模型,选择了适合本文命题的力学模型;简要介绍弹塑性接触问题的计算要点和高度非线性的特征。 本文对索端锚固节点实验概况作了回顾,并对实验现象和结果分析,初步给出了锚固效能的影响因素是套筒材料的塑性、套筒与钢索之间的初始间隙、锚压力的加压方式和套筒壁的厚度。 为验证并重现实验过程、深化对该节点的研究,本文使用数值分析软件ANSYS对该实验进行了仿真模拟,证实了所推测的节点锚固承载力影响因素。ANSYS是大型通用有限元分析软件,可广泛应用于工业计算及科学研究,本文对ANSYS软件及模拟试验相关要素在ANSYS技术环境中如何实现作了简要介绍。 本文在对数值模拟计算结果总结的基础上,对影响索端锚固节点极限承载力的各要素分别进行对比分析,给出其影响程度,并提出对节点加工制作工序进行优化的建议。 最后,本文在对以上研究结果总结的基础上得出结论,在挤压力和模具形状不变的前提下,影响索端锚固节点极限承载力的各要素中,套筒与钢索的间隙大小影响最为显著,套筒厚度与加载位置的影响次之。


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