大跨度箱形變截面鋼拱結(jié)構(gòu)的受力性能研究.pdf

1、北京首都國際機場3號航站樓是為了迎接2008年奧運會而進(jìn)行的擴(kuò)建項目.地面交通中心(GTC)是其重要組成部分之一,屋蓋采用大跨箱形變截面圓弧鋼拱結(jié)構(gòu).本論文以該工程為背景,對箱形鋼拱結(jié)構(gòu)的靜力性能、穩(wěn)定性能及地震響應(yīng)進(jìn)行了較為系統(tǒng)、深入的研究.首先回顧拱結(jié)構(gòu)的應(yīng)用發(fā)展過程以及理論研究背景,然后簡單介紹了首都機場擴(kuò)建工程的基本情況、GTC屋蓋結(jié)構(gòu)的形成與結(jié)構(gòu)方案,以及實際工程中所考慮的荷載取值.結(jié)合實際工程的拱腳節(jié)點,將主拱簡化為雙鉸拱.

2、對該一次超靜定結(jié)構(gòu),求解其在豎向均布荷載作用下的靜力解,推導(dǎo)了拱的平面內(nèi)屈曲和平面外屈曲的基本公式,并通過算例比較了面內(nèi)屈曲和側(cè)傾的理論解和數(shù)值分析結(jié)果.將整體結(jié)構(gòu)中的13榀拱,根據(jù)其跨度大小和所處位置分成四組,對每組中跨度最大的拱進(jìn)行單拱結(jié)構(gòu)的分析.在內(nèi)力分析、特征值屈曲分析的基礎(chǔ)上,通過幾何非線性分析成功跟蹤了單拱的極限屈曲(跳躍屈曲)和分支屈曲全過程平衡路徑.考察了單拱的初始缺陷敏感性,并將變截面拱與相應(yīng)的等截面拱進(jìn)行了比較.比較

3、了整體結(jié)構(gòu)的幾種方案,確定采用不設(shè)縫的箱板結(jié)構(gòu)作為本文分析的對象.對該方案進(jìn)行了詳細(xì)的內(nèi)力分析、特征值屈曲分析和幾何非線性分析,并考察了初始幾何缺陷的影響.分析表明,結(jié)構(gòu)對初始缺陷十分敏感,缺陷的存在會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)穩(wěn)定承載能力顯著降低.此外,對承受不對稱荷載作用的結(jié)構(gòu),引入特征值屈曲模態(tài)作為初始幾何缺陷進(jìn)行缺陷敏感分析時,應(yīng)考慮缺陷分布形式與外荷載之間的關(guān)系,否則所選擇的缺陷形式可能反而對結(jié)構(gòu)是有利的.分析了結(jié)構(gòu)的自振特性,利用反應(yīng)譜法和時