基于仿生學(xué)的鋼筋混凝土高橋墩優(yōu)化設(shè)計.pdf

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

2、研究,對有關(guān)問題做一些分析探討,以求加快其在國內(nèi)的應(yīng)用和推廣,豐富和完善我國的建筑結(jié)構(gòu)體系。本文首先對仿生學(xué)及其應(yīng)用,國內(nèi)外建筑仿生結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)和歸納。其次參考國內(nèi)外學(xué)者對竹材進(jìn)行的一些研究成果,從中提出能夠運用于工程設(shè)計的竹材特性,得到了一些關(guān)鍵的重要結(jié)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(cè)到內(nèi)側(cè)由密-疏的宏觀和微觀特性。從抗拉強度方面外側(cè)的竹纖維抗拉強度是內(nèi)側(cè)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(jìn)行了仿生結(jié)構(gòu)靜力和動力特性的分析研究。本文研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)通過對結(jié)構(gòu)施加水平靜力荷載,分析和比較了不同模型方案下,結(jié)構(gòu)的整體位移以及內(nèi)力的變化。(2)考慮鋼筋及混凝土材料的非線性情況下對結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性分析,對結(jié)構(gòu)施加水平荷載,分析和比較了不同模型方案下,結(jié)構(gòu)的整體位移和應(yīng)力的變化。(3)對不同模型方案進(jìn)行地震響應(yīng)分析,分析和比較了不