基于仿生學的鋼筋混凝土高橋墩優(yōu)化設計.pdf

1、仿生結構是一種模擬自然界優(yōu)秀的結構形式、展現(xiàn)自然界力與美縱橫交錯的結構。它的出現(xiàn)給結構設計帶來了革命性的變化,使得工程結構更加豐富多彩。筒體結構作為一種結構體系很早已經(jīng)出現(xiàn)了,主要應用于高層建筑、電視塔、高橋墩、管道等結構。但是將仿生學應用于筒體結構的設計中,目前國內外仍然很少。本文受自然界中青竹結構和受力特性的啟發(fā),將其應用于鋼筋混凝土高橋墩的設計當中,具有獨特的實用性和觀賞性,目前在國內還很少應用。本文針對這種國內少見的設計思想進行

2、研究,對有關問題做一些分析探討,以求加快其在國內的應用和推廣,豐富和完善我國的建筑結構體系。本文首先對仿生學及其應用,國內外建筑仿生結構的發(fā)展及應用進行了總結和歸納。其次參考國內外學者對竹材進行的一些研究成果,從中提出能夠運用于工程設計的竹材特性,得到了一些關鍵的重要結論:竹節(jié)沿高度方向的分布為由密-疏-密,竹材截面上的纖維管束由外側到內側由密-疏的宏觀和微觀特性。從抗拉強度方面外側的竹纖維抗拉強度是內側的10倍左右。然后本文將這些重要

3、思想運用于鋼筋混凝土高橋墩的分析中,采用大型有限元程序ANSYS,建立了合理、有效的分析模型,進行了仿生結構靜力和動力特性的分析研究。本文研究內容及結論如下:(1)通過對結構施加水平靜力荷載,分析和比較了不同模型方案下,結構的整體位移以及內力的變化。(2)考慮鋼筋及混凝土材料的非線性情況下對結構進行非線性分析,對結構施加水平荷載,分析和比較了不同模型方案下,結構的整體位移和應力的變化。(3)對不同模型方案進行地震響應分析,分析和比較了不