金屬屋面系統(tǒng)抗風(fēng)吸力的靜力性能和疲勞性能研究.pdf

1、本文以國內(nèi)部分既有鐵路站房及雨棚金屬屋面系統(tǒng)為研究對(duì)象，重點(diǎn)研究了金屬屋面系統(tǒng)在風(fēng)吸力作用下的靜力性能和疲勞性能。通過建立合理的直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)和傳統(tǒng)搭接式金屬屋面系統(tǒng)的有限元簡化模型，模擬兩種形式的金屬屋面在風(fēng)吸力作用下的力學(xué)行為，分別對(duì)其靜力性能和疲勞性能進(jìn)行有限元仿真分析，并與國內(nèi)外相關(guān)試驗(yàn)對(duì)比分析得到比較可靠的結(jié)論。通過本項(xiàng)目的研究，為既有鐵路站房及雨棚金屬屋面系統(tǒng)的安全控制與養(yǎng)護(hù)維修提供一定的科學(xué)依據(jù)。為了研究金屬屋面系統(tǒng)

2、在風(fēng)吸力作用下的靜力性能和疲勞性能，本文主要開展了以下幾個(gè)方面的工作:
　　(1)詳細(xì)考察了國內(nèi)部分既有鐵路站房及雨棚金屬屋面系統(tǒng)的屋面結(jié)構(gòu)概況及其使用現(xiàn)狀，對(duì)現(xiàn)有金屬屋面系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概況及其病害類型進(jìn)行歸類總結(jié)分析，為進(jìn)一步深入探討金屬屋面系統(tǒng)的力學(xué)性能奠定基礎(chǔ);
　　(2)研究金屬屋面系統(tǒng)（包括屋面板、T型支座、檁條、主梁）的內(nèi)力傳遞方式，利用ANSYS有限元軟件建立了直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)和傳統(tǒng)搭接式金屬屋面系統(tǒng)的簡化模型

3、，分別對(duì)兩種形式的金屬屋面在風(fēng)吸力作用下的靜力性能和破壞模式進(jìn)行分析，并與相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析;參考?xì)W洲規(guī)范對(duì)本文金屬屋面模型進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)范驗(yàn)證，將有限元計(jì)算結(jié)果與規(guī)范計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。
　　(3)通過建立基于斷裂力學(xué)的隨機(jī)疲勞損傷模型，結(jié)合疲勞裂紋擴(kuò)展理論分析研究了金屬屋面的風(fēng)致疲勞問題;基于疲勞累積損傷理論利用ANSYS有限元軟件在靜力分析的基礎(chǔ)上分析了兩種金屬屋面系統(tǒng)在風(fēng)荷載作用下的疲勞性能。
　　(4)針對(duì)金屬

4、屋面系統(tǒng)的破壞類型，分別從提高金屬屋面自身抗風(fēng)強(qiáng)度和降低金屬屋面承受的風(fēng)壓強(qiáng)度兩方面提出了增強(qiáng)金屬屋面系統(tǒng)抗風(fēng)性能的具體措施;并從加強(qiáng)金屬屋面板與固定支座連接強(qiáng)度的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了一種提高金屬屋面系統(tǒng)抗風(fēng)性能的“簡易加強(qiáng)夾”裝置，并通過有限元數(shù)值模擬對(duì)其進(jìn)行分析驗(yàn)證。
　　本課題的創(chuàng)新之處主要體現(xiàn)在:(1)通過有限元數(shù)值模擬分析方法，對(duì)金屬屋面系統(tǒng)在風(fēng)吸力作用下的靜力性能及其破壞模式進(jìn)行研究，并同設(shè)計(jì)規(guī)范驗(yàn)證結(jié)果對(duì)比;(2)在有限