内容简介
【学位年度】2008
【摘要】
近些年来,钢结构作为当前的一大热点,已经被非常广泛地应用到各个领域。钢桁架是钢结构中很重要的结构形式,在实际工程中的应用非常广泛,如钢屋架、钢托架、钢通廊、钢斜桥、管架等。我们在很多实体建筑中都可以看到钢桁架的影子,如大型体育馆、会展中心和大型商场钢屋顶、机场候机厅的大跨度钢桁屋架、大跨度钢桥、重型工业厂房、高层钢结构建筑等设施。
钢结构发展机遇前所未有,钢结构的事故也触目凉心,建筑中因为钢桁架内部问题而产生的事故也时有发生。目前,钢桁架结构测试技术主要有:电阻应变片传感器、光纤传感器、振弦传感器、局部应力解除法、MAE磁声法、磁弹法等。这些测试技术多依赖结构变形测量结构应力,但是一旦结构变形完成,想知道此时由于永久荷载产生的构件应力是很困难的。为了弥补钢桁架结构测试技术的不足,我们进行钢结构构件应力电磁效应实验研究,希望对钢桁架内部结构构件应力变化进行适时监测。
本论文采用实验方法,建立实验系统,对平面钢桁架在跨中集中力作用下的各个杆件进行应力、应变与感应电动势实验研究,通过对实验数据的分析与处理,建立应力、应变与感应电动势之间的数学模型及一般数学表达式。根据力学原理和电磁学理论,探索钢桁架各个杆件应力与感应电动势的内在理论关系。
实验结果表明:当传感线圈的磁芯垂直于杆件受力方向放置时,磁芯和工字钢翼缘形成的磁路与应力方向垂直,压应力作用下,随压应力增大,感应电动势不断减小;拉应力作用下,随拉应力增大,感应电动势不断增大。当传感线圈的磁芯平行于杆件受力方向放置时(比如斜腹杆),磁芯和圆钢形成的磁路与应力方向平行,拉应力作用下,随拉应力增大,感应电动势不断减小;压应力作用下,随压应力增大,感应电动势不断增大。实验中,应力和应变与感应电动势都成线性变化。
实验的同时,用Midas/Civil软件建立钢桁架受力分析模型,计算各个杆件测点部位的应力,并将计算结果与实验结果进行对比,分析产生误差的因为,进一步完善实验理论分析。对比结果表明,实验数据和理论计算比较接近。通过完善实验体系,可以减小实验误差。
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