文档介绍：摘要本文以军用机场地面单机掩蔽库工程建设为工程背景,首次对内衬三维波纹钢板混凝土拱型复合结构的受力机理进行了静力、动力和爆炸荷载的分析研究。根据将横肋、钢筋及三维波纹钢板的作用均匀分布在壳体范围内的情况,忽略横肋、钢筋及三维波纹钢板沿壳体母线方向的抗拉、抗弯及其抗扭作用,首次推导出了内衬三维波纹钢板混凝土壳体的微分平衡方程,建立了有限元计算模型,并采用三角函数法,求解了三维波纹钢板混凝土拱型复合结构在分布荷载和集中荷载作用下的位移响应和应力响应,并与普通壳体进行了比较。利用有限元理论,分别确定了复合壳体结构中各部件的质量矩阵、刚度矩阵及阻尼矩阵,并对其进行了静力学与动力学计算,结果证明内衬三维波纹钢板复合壳体结构与普通混凝土壳体结构相比,其结构承载力有了较大的提高。成功的将静力学中的弹塑性有限元理论扩展并应用于复合壳体的弹塑性动力学计算中,结果表明利用弹塑性理论计算出的结果更精确,与普通混凝土壳体的比较后可以看出,复合壳体的力学效果非常明显。以飞机单机掩蔽库三维波纹钢板混凝土拱型复合结构为对象,计算分析了在爆炸荷载作用下结构抗爆炸冲击波整体受力情况。通过理论计算与装药爆炸时的动力响应实测比较,两者数值吻合很好,表明本文计算分析方法是可行的。为钢板一混凝土拱型复合结构的设计与检验提供了理论基础,为飞机单机掩蔽库工程的设计检验提供了一条可行的计算分析方法。对飞机单机掩蔽库工程在爆炸荷载作用下,抗局部震塌效应进行了计算分析,模拟直接命中的爆炸试验结果表明:钢筋混凝土内衬三维波纹钢板组成拱型复合结构,是提高防护结构抗震塌破坏的一种十分有效的措施。关键词:三维波纹钢板,混凝土,拱型复合结构,有限元,单机掩蔽库,爆炸荷载疌..琣琣瑃.,.琩琣琲,籄,;瓵,,瓹,甋甀,琧瑃琭,.;辨绪论言§引和路面,用钢筋混凝土建筑的房屋、桥梁、海洋石油平台、核电站安全壳等。近年来,为提高一些结构的承载力和安全性,大量采用混凝土与钢的组合结构,混凝土结构的设计主要采用基于结构力学的设计方法,由于该方法的局限问题在采用有限元方法后就不难解决了。今后对于比较简单的结构,可能还会多的采用有限元方法进行分析。对于钢筋混凝土结构及钢与混凝土组合结构,由于它是由钢筋与混凝土或一根简支梁,它在正常设计荷载作用下也会出现混凝士开裂或钢筋握裹力的局部破坏等非线性行为,用传统的结构力学方法很难处理这类问题。随着电子计算机技术的飞速发展,结构分析的有限单元法已经成了结构工程师手中十分有力的工具。过去在钢筋混凝土结构分析中一些难于处理的问题,诸如混凝士的弹塑性、多轴应力状态下的材料特征、混凝土开裂、混凝土与钢筋的交互作用、骨料咬含、混凝土徐变等,用经典方法处理时,或是忽略这些特征,或是高度简化。而现在采用有限单元法,这些特征都可以不同程度地在数学模型中得到反映。正因为如此,非线性有限元法在钢筋混凝土结构分析中得到了广泛的应用,它不仅应用于普通建筑结构构件,如梁、板、剪力墙等,也应用于大型特殊复杂结构,如海上钻井平台、双曲冷却水塔、大跨度钢筋混凝土桥梁、水电站巨型钢衬钢筋混凝土压力管道以及核电站反应堆压力壳等。另外,采用非线性有限元方法不但可以考虑更多的材料特性因素,而且可以系混凝土结构在现代实际工程中得到了广泛的应用,如用混凝土建筑的水坝如铡管混凝土柱及本论文研究的三维波纹钢混凝士壳等,这些组合结构由于发挥了各种不同材料的优势、弥补了单种材料的不足,因此具有更卓越的性能和广阔的应用前景。性,许多复杂因素、复杂边界条件及受力状况等的计算显得比较困难。而这些采用基于常规的设计方法,而对于比较重要、比较复杂的混凝土结构,将会更混凝土与钢板等材料组成,它在荷载作用下的结构反应是相当复杂的。即使是西北工业大学博士学位论文统地改变一一些参数进行重复性计算,这种计算结果可以省去相当数量的构件试提供包括混凝土、钢筋应力和粘结力等数据。他们用这种方法研究了梁的斜向张拉裂缝、箍筋作用、骨料咬合效应及支座处沿钢筋方向的水平劈裂。悸橇瞬牧系姆窍咝孕灾省⒄辰岬姆窍咝蕴卣鳎⑶矣τ昧撕稍卦量技术来反映这些非线性关系。他采用的是矩形单元。在裂缝的处理方面,的程序中一旦混凝土开裂,便中止求解,需熏新定义开裂结构并再次输裂缝形成以后应力重新分布,这样在整个加载过程中运算可以连续进行。也就是说,运算过程将包括从初始荷载直到混凝土破坏。使用的单元形态包括四边形单元,单轴杆单元,二维粘结单元及联结单元,计算的结构为具有剪力墙的钢筋混凝土刚架。其他研究者的工作,诸如、等人进行的大坝二维分析中,考虑了混凝土的徐变特性。等人在其设计的二维分析程序中考虑了混凝土的弹塑性性质并用初始应力法来表达。其后、、和等人的工作是在上述基础上采用了不同的单元形态和不同的混凝土本构关系以及不同的混凝土破坏准则。等人的工作是综合考虑了混凝土开裂、