预应力圆弧梁设计方法及其应用研究

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1、同济大学土木工程学院硕士学位论文预应力圆弧梁设计方法及其应用研究姓名：白亚辉申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：汤永净;赵勇20090101摘要本文结合无锡灵山工程中的预应力弧梁结构，推导出了弧梁的单元刚度矩阵和利用约束次内力法计算弧梁预应力效应的计算公式，对预应力弧梁的设计方法及在地下工程中的应用进行了分析和研究。首先，运用力法推导出了直角坐标系下水平弧梁的单元刚度矩阵和坐标转换矩阵，从而可利用杆系有限元法求解弧梁的内力。其次，根据建筑结构中预应力弧梁的特点，对摩擦损失和有效预应力进行了线性化处理，从而在计算中考虑了有效预应力的沿程变化，提高了计算精度，另外本文还搜集了空间曲线摩擦系数

2、的测试结果，对空问曲线摩擦系数的取值展开讨论。再次，求出了预应力弧梁中的主内力并结合弧梁的单元刚度矩阵，利用约束次内力法，求出了预应力次内力，从而得出了预应力综合内力。然后利用所得结果对无锡灵山梵宫工程中的预应力弧梁进行了分析。最后，结合一工程中的预应力弧梁，对弧梁在地下结构中的应用进行了讨论。关键词：预应力弧梁，单元刚度矩阵，约束次内力法，地下结构预应力弧梁AbstractABSTRACTThispapercombineswiththeprestressedcurvebeamstructureofWuxiLingshanShengtanProjecttodeducethestiffnessm

3、atrixofcurvebeamelementandusesthecalculatingformulationtocalculateprestressingeffectofcurveBeambasedonthemethodofsecondaryinteriorforceunderrestraint．Atthesametime，thedesignmethodofprestressedcurvebeamandtheapplicationinundergroundengineeringhasbeenanalyzed．Firstly,thispaperdeduceselementstiffnessma

4、trixandcoordinatetransformingmatrixofhorizontalcurvebeamintherectangularcoordinatesystembyforcemethod，andthenmakesuseoffiniteelementmethodtocalculatecurvebeaminternalforces．Secondly,accordingtoprestressedcurvebeamcharacteristicsofbuildingstructure．thefrictionlOSSandeffectivepriestessiSlinearized，the

5、ntheeffectivepriestesschangedeffectalongprocessisconsideredincalculation，thatimprovethecalculationaccuracy，inadditionthispaperalsohascollectedthetestresultsofspacecurvefrictioncoefficient，andmakesdiscussionofthevaluesofspacecurvefrictioncoefficient．Thirdly,themaininternalforceofprestressedcurvebeami

6、Sobtained．Combinedwithelementstiffnessmatrixofcurvebeam，themethodofsecondaryinteriorforceunderrestraintisusedtoobtaintheprestressedsecondaryinteriorforce，andthentheprestressedintegrativeinteriorforceisobtained．AndtheresultsareusedtoanalyzetheprestressedcurvebeamofWuxiLingshanShengtanEng!neering．Fina

7、lly,theapplicationofcurvebeamintheundergroundstructuresisdiscussed，combinedwithprestressedcurvebeaminpracticalengineering．KeyWords：prestressedcurvebeam，elementstiffnessmatrix，restrainingsecondaryinter