水电站厂房新型钢管混凝土组合结构力学性能研究

根据提供的文件信息，本文主要知识点涉及以下几个方面： 1. 研究背景与目的 本文研究的对象是泸定水电站厂房新型钢管混凝土组合结构的力学性能，该水电站是大渡河干流水电梯级开发的第12级电站。该工程的主厂房上部结构采用了矩形钢管混凝土组合结构形式，该结构形式相比传统结构在大跨桥梁等现代建筑中得到广泛应用，但在水电站厂房中应用尚处于起步阶段，经验较少，因此对该结构进行深入研究，探索其力学性能，对设计与施工具有重要的现实意义。 2. 研究方法与分析模型建立 本研究基于大型结构分析程序ANSYS，采用有限元分析方法。具体来说，研究者分别针对混凝土和钢管，根据各自受力特性，选取合适的本构关系和破坏准则。对于钢材，由于其应力小于容许应力，采用线弹性模型模拟；对于混凝土，由于其可能超出容许应力，采用弹塑性模型模拟。 3. 材料本构关系与破坏准则 在研究中，混凝土的本构方程被用来描述其应力应变关系。文中提到了William-Warnke五参数破坏准则，这是一种比较接近实际混凝土破坏面的模型。此外，还涉及到了混凝土的抗拉强度、抗压强度以及剪力传递系数等参数的确定。 4. 结构设计参数与三维模型建立 研究者详细说明了泸定水电站厂房的设计参数，包括排架柱、吊车梁、屋顶拱梁等的尺寸、材质以及工作特点。其中，排架柱为矩形钢-混凝土结构，包括上、下柱的尺寸以及所使用的材料。在建立了整体三维有限元模型后，采用不同单元类型对各构件进行模拟，以真实反映其变形规律和应力分布状态。 5. 受力特点与变形规律 研究重点在于探讨不利荷载组合下矩形钢管混凝土排架柱的受力特点和变形规律。由于水电站厂房排架柱结构除了承受轴向压力，还存在弯矩和扭矩，属于偏心受压弯扭构件，受力情况复杂。因此，建立能够准确反映这些复杂受力特点的三维有限元模型，对于深入理解结构在各种荷载作用下的工作性能和可能的破坏模式至关重要。 6. 研究成果的应用价值 通过上述分析方法和模型的建立，研究者得出了能够为水电站厂房新型钢管混凝土组合结构的设计与施工提供参考的结论。这包括对受力特点、变形规律和可能破坏情况的了解，从而推动该新型结构在水电站厂房设计与施工中的实际应用。 总结而言，该研究通过ANSYS程序建立了泸定水电站厂房钢管混凝土排架柱的弹塑性有限元模型，重点分析了其在不利荷载组合作用下的力学行为，提供了结构设计和施工的科学依据，对推动钢管混凝土组合结构在水电站厂房中的应用具有重要的理论和现实意义。