國家海洋博物館重型鑄鋼萬向鉸支座承載性能研究.pdf

1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文國家海洋博物館重型鑄鋼萬向鉸支座承載國家海洋博物館重型鑄鋼萬向鉸支座承載性能研究性能研究StudyonBearingPropertyofHeavydutyCastSteelUniversalHingedSupptsftheNationalMaritimeMuseum工程領(lǐng)域：建筑與土木工程作者姓名：何玲玲指導(dǎo)教師：陳志華教授企業(yè)導(dǎo)師：趙云龍總工程師天津大學(xué)建筑工程學(xué)院二零一六年十一月中文摘要中文摘要鑄鋼材料具有良好的

2、力學(xué)性能，其強度高、塑性好、韌性好、適用性強，逐漸在建筑結(jié)構(gòu)中得到了廣泛應(yīng)用，其主要形式為鑄鋼節(jié)點，通常用在一些重要場館的關(guān)鍵受力位置。在一定程度上來說，鑄鋼節(jié)點的安全性決定著整個結(jié)構(gòu)的可靠性。鑄鋼支座是一種特殊的鑄鋼節(jié)點，國內(nèi)外應(yīng)用鑄鋼支座的工程還比較有限。大跨度鋼結(jié)構(gòu)與重型鋼結(jié)構(gòu)中，由于溫度效應(yīng)的組合，支座通常要承受巨大的壓力、拉力、剪力組成的復(fù)雜荷載工況，因此常規(guī)的鑄鋼支座已無法滿足設(shè)計要求。萬向鉸支座具有萬向承載和轉(zhuǎn)動的能力，研

3、究一種安全可靠、易于生產(chǎn)的重型鑄鋼萬向鉸支座形式可以很好地滿足支座超強抗壓、抗拉、抗剪并且萬向轉(zhuǎn)動的設(shè)計要求。國家海洋博物館中應(yīng)用了這種新型鑄鋼萬向鉸支座共150個，按照承載能力等級的大小順序分為ABC三類，本文以國家海洋博物館鋼結(jié)構(gòu)為背景，采用數(shù)值模擬分析、試驗研究以及現(xiàn)場監(jiān)測等方法，對國家海洋博物館中應(yīng)用的鑄鋼萬向鉸支座進(jìn)行了分析研究，為大跨度鋼結(jié)構(gòu)鑄鋼節(jié)點的工程應(yīng)用提供借鑒和參考。對重型鑄鋼萬向鉸支座進(jìn)行了足尺靜力試驗，通過試驗設(shè)

4、計解決了支座傾斜部位加載困難的問題，最終實現(xiàn)了12600kN的試驗荷載加載。試驗表明該支座受力明確、性能可靠。采用三維實體建模軟件SOLIDWKS建立了支座的三維幾何模型，導(dǎo)入到ANSYS中生成有限元模型，考慮材料非線性、幾何非線性以及不銹鋼表面與聚四氟乙烯板之間的接觸行為進(jìn)行了數(shù)值分析。與試驗結(jié)果的對比表明該有限元建模方法能夠很好地模擬支座的力學(xué)性能。對ABC三類支座進(jìn)行了有限元分析，驗證了其在不利荷載工況下的可靠性。研究了不利荷載下