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1、碩士學(xué)位論文鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)風(fēng)電塔架力學(xué)性能研究RESEARCHONMECHANICALPERFORMANCEOFSTEEL-CONCRETECOMPOSITESTRUCTUREFORWINDTURBINETOWER董崇海哈爾濱工業(yè)大學(xué)2015年6月國內(nèi)圖書分類號：TU398學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：624密級：公開工程碩士學(xué)位論文鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)風(fēng)電塔架力學(xué)性能研究碩士研究生：董崇海導(dǎo)師：馬新偉副教授申請學(xué)位：工程碩士學(xué)科：建筑與土木工程所在單位：土木工程系答辯日期：2015年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TU
2、398U.D.C:624DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMECHANICALPERFORMANCEOFSTEEL-CONCRETECOMPOSITESTRUCTUREFORWINDTURBINETOWERCandidate：DongChonghaiSupervisor：A.P.MaXinweiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ArchitecturalandCivilEngineeringAffiliation：
3、DepartmentofCivilEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要隨著人們對風(fēng)能的逐步重視，風(fēng)力發(fā)電得到迅速發(fā)展。因此，風(fēng)機(jī)單機(jī)容量提高迅速，勢必導(dǎo)致傳統(tǒng)鋼塔架的高度、壁厚和直徑的大幅度增大，給塔架的制造、安裝和運(yùn)輸帶來困難，成本也急劇增加。而中空夾層鋼管混凝土具有傳統(tǒng)實(shí)心鋼管混凝土的良好受力性能之外，還具備抗彎剛度大、自重輕以及經(jīng)濟(jì)效益高的優(yōu)點(diǎn)。為了降低大容量風(fēng)電塔架的建設(shè)成本，新型風(fēng)電塔架的結(jié)構(gòu)形式得
4、到人們的重視和研究。本文結(jié)合風(fēng)電塔架研究現(xiàn)狀和中空夾層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，提出基于中空夾層鋼管混凝土的新型鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)風(fēng)電塔架，并結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究，得到鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)工作機(jī)理以及合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。本文在中空夾層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了5類適用于風(fēng)電塔架的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)，5類結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于內(nèi)、外鋼管與夾層混凝土接觸面上的肋板布置方式不同。通過軸壓試驗(yàn)，探討各類試件內(nèi)、外鋼管變形情況和破壞形式、軸向荷載與應(yīng)變關(guān)系以及肋板的不同布置方式對試件承載力的影響。從試驗(yàn)結(jié)果來看，內(nèi)、外鋼管焊接通長肋板對試件變形、受壓剛度和承載力均有明顯的
5、改善和提高。本文使用ABAQUS有限元軟件對5類試件進(jìn)行軸壓試驗(yàn)的數(shù)值模擬分析。對比計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證有限元模型的有效性。通過有限元計(jì)算結(jié)果在受壓剛度、延性特征以及內(nèi)、外鋼管工作機(jī)理方面對5類試件受力全過程進(jìn)行對比研究。同時，通過試件在受力過程中特征點(diǎn)的應(yīng)力分布云圖分析試驗(yàn)過程中各類試件變形情況和破壞形式的原因，驗(yàn)證了通長肋板可以緩解或避免鋼管過早進(jìn)入屈服階段，防止了試件因鋼管局部屈曲發(fā)生破壞。最后，結(jié)合試件承載力、受壓剛度和延性特征對5類試件進(jìn)行綜合性能的對比分析。通長肋板相比分層肋板更適用于鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)風(fēng)電塔架，得出了一些可供實(shí)際工程設(shè)計(jì)參考的
6、結(jié)論。合理的結(jié)構(gòu)形式還需結(jié)合制造成本、安裝和運(yùn)輸方面進(jìn)一步優(yōu)化。關(guān)鍵詞：鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)風(fēng)電塔架；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；軸壓試驗(yàn)；數(shù)值模擬；綜合性能評價指標(biāo)-I-AbstractAbstractAspeoplegraduallypayattentiontowindenergy,windpowerhasdevelopedrapidly.Therefore,windturbineunitcapacityisincreasingrapidly,whichwillleadtoheight,wallthicknessandthediameteroftraditionalsteel
7、frameincreasegreatly,bringdifficultiestothetowerofmanufacturing,installationandtransportation,thecosthasincreaseddramatically.However,concrete-filleddoubleskinsteeltubehasthesamegoodmechanicalperformanceoftraditionalsolidconcrete-filledsteeltube,butalsohasadvantagesofrelativelyhighs
8、tiffness,smalldeadw
