【摘要】：鋼拱結構是建筑結構中常見結構形式之一,由于大跨度鋼結構自重小、跨度大、空間利用率高,近年來在所有在建項目中占比越來越大�？梢坏┰O計不當使鋼拱結構發(fā)生破壞將會給國民經(jīng)濟帶來重大損失,因此對鋼拱結構進行研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。本文主要針對兩鉸圓弧鋼拱結構承受全跨與半跨荷載組合下的極限承載力進行研究。為研究不同因素對圓弧鋼拱結構承載力的影響,文章使用日本學者Kuranishi和Yabuki所提出的方法、基于一致缺陷有限元方法、完善結構有限元方法、考慮二階效應強度設計方法與我國《拱形鋼結構技術規(guī)程》所建議的方法進行對比。結果分析表明,采用上述不同方法所計算的結構極限承載力存在較大差異,且當半跨荷載占較高比重時,《拱形鋼結構技術規(guī)程》與其他方法相比,其計算結果偏于不安全�？煽慷仁呛饬拷Y構是否安全的重要指標。積分方法是求解結構可靠度的常用方法之一,對于失效模式由串聯(lián)模式與并聯(lián)模式混合而成的混聯(lián)結構體系可靠度求解方法的探討,相關學者研究尚不充分。文章提出了一種快速確定混聯(lián)體系失效區(qū)域的實用方法,應用該方法,對比分析了不同積分方法求解復雜混聯(lián)體系結構可靠度的精度和效率。算例分析表明Gauss型求積公式(Gauss-Legendre積分、Gauss-Hermite積分)的計算效率要優(yōu)于Newton-Cotes型求積公式(梯形公式、辛普森公式)與蒙特卡羅積分方法;驗算點的位置和坐標系的選擇對Gauss-Hermite積分的計算精度影響較大;Gauss-Legendre積分的計算精度與積分區(qū)間有較大關聯(lián),若積分區(qū)間選擇不合理計算結果誤差較大。梯形公式由于計算較為簡便、計算結果較為穩(wěn)定,因而在求解復雜結構的可靠度時較有優(yōu)勢,在能容許較大的計算量時文章建議采用梯形積分方法求解復雜結構可靠度。目前鋼拱結構荷載效應系數(shù)取值比較單一,而在半跨荷載占較高比重時結構的可靠性會偏低,另外鋼拱結構失效方程的不確定性特性也會給結構的可靠度水平產(chǎn)生影響。文章通過計算鋼拱結構可靠指標,進一步確定結構的安全系數(shù)可為設計提供參考依據(jù)。
[Abstract]:Steel arch structure is one of the common structural forms in building structures. because of its small weight, long span and high space utilization ratio, steel arch structure accounts for more and more of all the projects under construction in recent years. However, once the steel arch structure is destroyed by improper design, it will bring great losses to the national economy, so it is of great practical significance to study the steel arch structure. In this paper, the ultimate bearing capacity of two-hinged circular arc steel arch structure subjected to full-span and half-span loads is studied. In order to study the influence of different factors on the bearing capacity of circular arc steel arch structure, this paper uses the method proposed by Japanese scholars Kuranishi and Yabuki to perfect the structural finite element method based on the uniform defect finite element method. The second-order effect strength design method is compared with the method proposed in the Technical Specification for Arch Steel structures in China. The results show that the ultimate bearing capacity of the structure calculated by the above different methods is quite different, and when the half-span load accounts for a high proportion, the calculation results of the Technical Specification for Arch Steel structures are unsafe compared with other methods. Reliability is an important index to measure the safety of structures. Integral method is one of the common methods to solve structural reliability. The discussion on the reliability solution method of hybrid structure system, which is composed of series mode and parallel mode, is not fully studied by relevant scholars. In this paper, a practical method for quickly determining the failure zone of hybrid systems is presented. By using this method, the accuracy and efficiency of different integral methods for solving the reliability of complex hybrid systems are compared and analyzed. The analysis of numerical examples shows that the computational efficiency of Gauss type Quadrature formula (Gauss-Legendre integral, Gauss-Hermite integral) is better than that of Newton- Cotes type Quadrature formula (ladder formula, Thompson formula) and Monte Carlo integral method. The position of checking point and the selection of coordinate system have great influence on the calculation accuracy of Gauss-Hermite integral, and the calculation accuracy of Gauss-Legendre integral is closely related to the integral interval, and if the integral interval selection is unreasonable, the error of calculation result is large. Because the calculation of ladder formula is simple and the calculation result is stable, it has more advantages in solving the reliability of complex structure. In this paper, it is suggested that the ladder integral method should be used to solve the reliability of complex structure when a large amount of computation can be allowed. At present, the load effect coefficient of steel arch structure is relatively single, but the reliability of the structure will be lower when the half-span load accounts for a high specific gravity. In addition, the uncertain characteristics of failure equation of steel arch structure will also have an impact on the reliability level of the structure. In this paper, by calculating the reliability index of steel arch structure, the safety factor of the structure can be further determined, which can provide a reference for the design.
【學位授予單位】：長沙理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU391

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本文編號：2486802