全跨与半跨荷载组合下两铰圆弧钢拱承载力计算与可靠度分析

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1、学校代号10536学号12102020259分类号TU392.5密级公开硕士学位论文全跨与半跨荷载组合下两铰圆弧钢拱承载力计算与可靠度分析学位申请人姓名廖强所在学院土木与建筑学院指导教师蒋友宝教授学科专业土木工程研究方向复杂结构分析与设计论文提交日期2015年4月学校代号：10536学号：12102020259密级：公开长沙理工大学硕士学位论文全跨与半跨荷载组合下两铰圆弧钢拱承载力计算与可靠度分析学位申请人姓名廖强指导教师蒋友宝教授所在学院土木与建筑学院专业名称土木工程论文提交日期2015年4月论文答辩日期2015年5月答辩委员会主席刘明群高级工程师Comparisonsof

2、calculationmethodsandTheresearchofreliabilityanalysisofbearingcapacityfortwo-hingedArcsteelarchunderfull-spanandhalf-spanloadsbyLIAOQiangB.E.(HunanCityUniversity)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinStructuralEngineeringinChangshaUnive

3、rsityofScience&TechnologySupervisorProfessorJIANGYoubaoApril,2015长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件

4、和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要钢拱结构是建筑结构中常见结构形式之一，由于大跨度钢结构自重小、跨度大、空间利用率高，近年来在所有在建项目中占比越来越大。可一旦设计不当使钢拱结构发生破坏将会

5、给国民经济带来重大损失，因此对钢拱结构进行研究具有非常重要的现实意义。本文主要针对两铰圆弧钢拱结构承受全跨与半跨荷载组合下的极限承载力进行研究。为研究不同因素对圆弧钢拱结构承载力的影响，文章使用日本学者Kuranishi和Yabuki所提出的方法、基于一致缺陷有限元方法、完善结构有限元方法、考虑二阶效应强度设计方法与我国《拱形钢结构技术规程》所建议的方法进行对比。结果分析表明，采用上述不同方法所计算的结构极限承载力存在较大差异，且当半跨荷载占较高比重时，《拱形钢结构技术规程》与其他方法相比，其计算结果偏于不安全。可靠度是衡量结构是否安全的重要指标。积分方法是求解结构可靠度的常

6、用方法之一，对于失效模式由串联模式与并联模式混合而成的混联结构体系可靠度求解方法的探讨，相关学者研究尚不充分。文章提出了一种快速确定混联体系失效区域的实用方法，应用该方法，对比分析了不同积分方法求解复杂混联体系结构可靠度的精度和效率。算例分析表明Gauss型求积公式（Gauss-Legendre积分、Gauss-Hermite积分）的计算效率要优于Newton-Cotes型求积公式（梯形公式、辛普森公式）与蒙特卡罗积分方法；验算点的位置和坐标系的选择对Gauss-Hermite积分的计算精度影响较大；Gauss-Legendre积分的计算精度与积分区间有较大关联，若积分区间选

7、择不合理计算结果误差较大。梯形公式由于计算较为简便、计算结果较为稳定，因而在求解复杂结构的可靠度时较有优势，在能容许较大的计算量时文章建议采用梯形积分方法求解复杂结构可靠度。目前钢拱结构荷载效应系数取值比较单一，而在半跨荷载占较高比重时结构的可靠性会偏低，另外钢拱结构失效方程的不确定性特性也会给结构的可靠度水平产生影响。文章通过计算钢拱结构可靠指标，进一步确定结构的安全系数可为设计提供参考依据。关键词：两铰圆弧钢拱；极限承载力；全跨荷载；半跨荷载；积分；结构可靠度IABSTRACTThesteelarc