本文關(guān)鍵詞：桁架式管架跨越結(jié)構(gòu)選型與參數(shù)分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大跨度桁架式跨越是石油、天然氣管道跨越工程中最常用的結(jié)構(gòu)類型。伴隨著石油運(yùn)輸行業(yè)的繁榮,越來(lái)越多的學(xué)者提出了關(guān)于大跨度桁架式跨越的研究理論與設(shè)計(jì)方法。然而,與之形成巨大反差的是管道跨越結(jié)構(gòu)的優(yōu)化選型與設(shè)計(jì)的研究并不系統(tǒng)。目前,國(guó)內(nèi)大部分跨越的設(shè)計(jì)主要是依據(jù)工業(yè)民用設(shè)計(jì)和橋梁設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范。在依據(jù)已有的橋梁及大跨度桁架、網(wǎng)架的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),由于功能需求上的不同,大跨度跨越與橋梁在剛度,承受荷載等方面存在著不小的差異,往往會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)自重過(guò)大、承載能力遠(yuǎn)超實(shí)際需求能力等經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。在當(dāng)前提倡“低碳環(huán)保,節(jié)約型社會(huì)”的整體大環(huán)境下,再不對(duì)石油天然氣跨越等工業(yè)設(shè)施建設(shè)設(shè)計(jì)進(jìn)行針對(duì)性研究明顯是不符合社會(huì)發(fā)展要求的。本課題來(lái)源是中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司東北分公司。擬在東北地區(qū)大力發(fā)展石油管道運(yùn)輸工程的建設(shè),因此合作對(duì)大跨度桁架式跨越結(jié)構(gòu)的相關(guān)性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究與分析,本文的大部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)由中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司東北分公司提供。經(jīng)總結(jié)—分析,影響桁架式跨越用鋼量的因素基本由以下幾種因素組成:桁架式跨越橫截面的形狀、高跨比、寬高比、腹桿布置與形式、桿件截面形狀、荷載(作用)、節(jié)間距、跨度、桿件的設(shè)計(jì)應(yīng)力比、跨中撓度變形等。本文主要研究桁架式跨越的橫截面形狀、腹桿布置形式、高跨比以及寬高比在不同跨度且其他影響因素完全一致,并保證所得結(jié)構(gòu)在絕對(duì)安全的條件下,比較各計(jì)算模型的用鋼量,找出各因素對(duì)桁架跨越用鋼量的影響。利用sap2000,分析了截面形狀為倒三角形、梯形、矩形的桁架式跨越的有限元模型,并根據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)各跨度下的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。比較優(yōu)化后的桁架式跨越的用鋼量,找出了用鋼量最少的桁架式跨越型式。確定了橫截面形狀為倒三角形,更適合大跨度桁架式跨越結(jié)構(gòu)。以此為基礎(chǔ),分析了橫截面形狀為倒三角形的大跨度桁架式跨越的腹桿布置形式,確定斜腹桿交錯(cuò)式為最合理的結(jié)構(gòu)型式。分析了不同跨度的橫截面形狀為倒三角形斜腹桿交錯(cuò)式的結(jié)構(gòu)型式取不同寬高比與高跨比時(shí)結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型,比較了用鋼量最優(yōu)的參數(shù)取值范圍。利用ANSYS對(duì)這些結(jié)構(gòu)模型的結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性進(jìn)行分析,區(qū)分出了受結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性控制和受強(qiáng)度控制的結(jié)構(gòu)參數(shù)取值范圍。對(duì)100m跨度寬高比為1/2,高跨比為1/15的倒三角形斜腹桿交錯(cuò)式桁架式跨越結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)在workbench中建模,進(jìn)行了初步分析,研究了這些節(jié)點(diǎn)的破壞形式。
【關(guān)鍵詞】：桁架式跨越 結(jié)構(gòu)型式 截面參數(shù) 整體穩(wěn)定 相貫節(jié)點(diǎn)
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE973
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 研究背景13
• 1.2 工程背景13-15
• 1.3 課題研究目的和意義15-16
• 1.4 管桁架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及發(fā)展16-17
• 1.5 國(guó)內(nèi)外同類課題研究現(xiàn)狀17-18
• 1.6 研究?jī)?nèi)容、方法及創(chuàng)新點(diǎn)18-21
• 1.6.1 研究?jī)?nèi)容與方法18-19
• 1.6.2 創(chuàng)新點(diǎn)19-21
• 第二章 桁架跨越設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及依據(jù)21-29
• 2.1 鋼材選用21
• 2.2 桁架跨越結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些基本假定21-22
• 2.3 桁架桿件截面的選取原則22
• 2.4 荷載（作用）計(jì)算22-23
• 2.4.1 管道自重及結(jié)構(gòu)自重22
• 2.4.2 輸送介質(zhì)重量22
• 2.4.3 檢修荷載22-23
• 2.4.4 風(fēng)荷載23
• 2.4.5 地震作用23
• 2.4.6 溫度作用23
• 2.5 荷載組合23-24
• 2.6 邊界條件的確定24
• 2.7 基本計(jì)算公式及相關(guān)規(guī)范規(guī)定24-26
• 2.7.1 構(gòu)件強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算24-25
• 2.7.2 桁架桿件容許長(zhǎng)細(xì)比25
• 2.7.3 振型分解反應(yīng)譜法25-26
• 2.8 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問(wèn)題的計(jì)算方法26-27
• 2.9 本章小結(jié)27-29
• 第三章 桁架式跨越結(jié)構(gòu)選型的比較29-55
• 3.1 結(jié)構(gòu)截面形狀及腹桿布置形式的選擇29-31
• 3.1.1 截面形狀的選取29-30
• 3.1.2 腹桿布置形式的選取30-31
• 3.2 桁架跨越截面尺寸的確定31
• 3.3 跨越結(jié)構(gòu)截面形狀的桿件設(shè)計(jì)與比較31-41
• 3.3.1 跨度為 60m的桁架式跨越設(shè)計(jì)31-34
• 3.3.2 跨度為 80m的桁架式跨越設(shè)計(jì)34-38
• 3.3.3 跨度為 100m的桁架式跨越設(shè)計(jì)38-41
• 3.4 腹桿布置形式的桿件設(shè)計(jì)與比較41-49
• 3.4.1 跨度為 60m的桁架式跨越設(shè)計(jì)41-44
• 3.4.2 跨度為 80m的桁架式跨越設(shè)計(jì)44-46
• 3.4.3 跨度為 100m的桁架式跨越設(shè)計(jì)46-49
• 3.5 三種截面外形的桁架用鋼量對(duì)比分析49-51
• 3.5.1 三種截面形狀在不同跨度下的用鋼量49-51
• 3.5.2 三種截面形狀在50米跨度時(shí)的用鋼量51
• 3.6 三種腹桿布置形式的桁架用鋼量對(duì)比分析51-53
• 3.7 本章小結(jié)53-55
• 第四章 桁架式跨越結(jié)構(gòu)的截面尺寸參數(shù)分析55-71
• 4.1 高跨比與寬高比的確定55
• 4.2 桁架結(jié)構(gòu)桿件設(shè)計(jì)截面的選用55-56
• 4.3 用鋼量的分析與比較56-57
• 4.4 結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析57-60
• 4.4.1 線性屈曲整體分析的計(jì)算原理57-58
• 4.4.2 非線性整體穩(wěn)定性分析的計(jì)算原理58-60
• 4.5 有限元模型的建立60-62
• 4.5.1 單元類型的選擇60
• 4.5.2 模型的本構(gòu)關(guān)系60-61
• 4.5.3 初始缺陷的確定61-62
• 4.6 結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析結(jié)果整理62-69
• 4.6.1 線性整體穩(wěn)定性分析62-63
• 4.6.2 非線性整體穩(wěn)定性分析63-69
• 4.7 本章小結(jié)69-71
• 第五章 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)破壞形式初步分析71-81
• 5.1 有限元模型的建立71-73
• 5.1.1 單元的選取71
• 5.1.2 模型的本構(gòu)關(guān)系71
• 5.1.3 邊界條件及加載方式71-73
• 5.2 節(jié)點(diǎn)模型的分析結(jié)果73-78
• 5.2.1 節(jié)點(diǎn)破壞形式73
• 5.2.2 有限元結(jié)果分析73-78
• 5.3 本章小結(jié)78-81
• 第六章 結(jié)論與展望81-83
• 6.1 結(jié)論81
• 6.2 展望81-83
• 附表（圖）83-89
• 參考文獻(xiàn)89-93
• 作者簡(jiǎn)介93-95
• 致謝95-96

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