雙拱空間鋼管結(jié)構(gòu)體型優(yōu)化及泡沫填充構(gòu)件研究.pdf

1、雙拱形空間鋼管結(jié)構(gòu)是應(yīng)用大跨度空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念并結(jié)合仿生學(xué)而提出的一種新型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有剛度大、用鋼量省、傳力路徑明確及節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。雙拱結(jié)構(gòu)已經(jīng)應(yīng)用于被稱為“中國(guó)第一河口大閘”的曹娥江擋潮泄洪閘門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。計(jì)算表明比普通的閘門結(jié)構(gòu)節(jié)省了約30％的用鋼量。 本文就基于已建的曹娥江雙拱鋼管閘門對(duì)雙拱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。首先就這種結(jié)構(gòu)的淵源進(jìn)行探討，介紹了雙拱空間結(jié)構(gòu)的概念是如何提出的，與傳統(tǒng)的實(shí)腹梁以及普通桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較

2、，體現(xiàn)出了雙拱結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，并介紹了雙拱形空間鋼管結(jié)構(gòu)在曹娥江擋潮泄洪閘門中的應(yīng)用情況。之后對(duì)雙拱結(jié)構(gòu)的參數(shù)及形狀進(jìn)行了優(yōu)化，包括布置榀數(shù)、雙拱的線型及雙拱的厚跨比等，考慮荷載、端跨比、跨度及弦桿等因素的影響。同時(shí)根據(jù)優(yōu)化的結(jié)果，制定了可查詢的設(shè)計(jì)表格，給設(shè)計(jì)人員提供了初步設(shè)計(jì)的依據(jù)。進(jìn)一步將雙拱結(jié)構(gòu)引入到平板閘門與人字閘門的設(shè)計(jì)中，并對(duì)應(yīng)用時(shí)的參數(shù)進(jìn)行了分析。同時(shí)將雙拱結(jié)構(gòu)與三峽樞紐永久船閘進(jìn)行了比較，初步估計(jì)可節(jié)約15％--20％的用

3、鋼量。 為了提高雙拱結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，本文首次將泡沫鋁填充與雙拱結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)。首先研究了泡沫鋁填充下單根圓管的短柱軸壓、長(zhǎng)柱軸壓及三點(diǎn)彎曲?？偟膩?lái)說(shuō)填充泡沫鋁對(duì)梁的影響比柱的影響要大，這給應(yīng)用于受彎的雙拱結(jié)構(gòu)提供了可能性。然后從靜力角度對(duì)典型的曹娥江閘門的雙拱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行泡沫鋁填充研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入到塑性階段時(shí)，泡沫鋁對(duì)節(jié)點(diǎn)的受力有了比較大的改善，將空節(jié)點(diǎn)的極限承載力提高了15％，同時(shí)也改變了節(jié)點(diǎn)的破壞形態(tài)，這說(shuō)明泡沫鋁對(duì)