【摘 要】
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社会的发展离不开人们需求,人们对大跨度、大空间的需求促使建筑结构向更大跨度突破。弦支穹顶结构通过在下部索撑体系引入预应力,实现结构跨度的突破,同时凭借优美的结构造型,将在未来更广泛地被应用于各种重要公共建筑中。拉索作为弦支穹顶结构中预应力的载体,对结构性能起着决定性作用,而拉索在服役过程中不可避免会遭受环境腐蚀,造成拉索力学性能退化进而影响结构静力性能,威胁结构安全性。本论文以建筑常用拉索—1×7
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社会的发展离不开人们需求,人们对大跨度、大空间的需求促使建筑结构向更大跨度突破。弦支穹顶结构通过在下部索撑体系引入预应力,实现结构跨度的突破,同时凭借优美的结构造型,将在未来更广泛地被应用于各种重要公共建筑中。拉索作为弦支穹顶结构中预应力的载体,对结构性能起着决定性作用,而拉索在服役过程中不可避免会遭受环境腐蚀,造成拉索力学性能退化进而影响结构静力性能,威胁结构安全性。本论文以建筑常用拉索—1×7钢绞线为研究对象,针对拉索腐蚀及其引起的拉索与弦支穹顶结构力学性能退化问题,采用试验研究和数值模拟相结合的方式,对拉索腐蚀机理及拉索腐蚀引起的拉索力学性能退化进行研究,并针对环索不同腐蚀情况对弦支穹顶结构静力性能的影响规律进行分析。本论文的主要研究工作有:
(1)根据金属腐蚀机理,运用COMSOL Multiphysics软件进行数值模拟,定性对钢绞线横截面钢丝腐蚀情况进行预测,为钢绞线拉索腐蚀变形预测提供方法。
(2)开展拉索加速腐蚀试验,通过试验腐蚀现象分析钢绞线腐蚀机理,验证钢绞线横截面钢丝腐蚀模拟方法的正确可行性。并建立加速腐蚀环境与游泳馆环境的当量关系,实现试验加速腐蚀与游泳馆环境真实腐蚀的对应关系。
(3)对腐蚀后钢绞线进行腐蚀率统计分析,拟合出溶液PH、?u?浓度、腐蚀时长T与腐蚀率η的关系式,结合加速腐蚀环境与游泳馆环境的当量关系,为真实游泳馆环境下拉索的腐蚀程度预测提供方法。
(4)通过腐蚀后钢绞线的静力拉伸试验和腐蚀后钢绞线精细化模拟的研究,建立钢绞线的本构关系数值模型,揭示腐蚀对钢绞线力学性能退化的影响规律。
(5)分析环索6种腐蚀情况对弦支穹顶结构环索预应力、网壳变形以及网壳杆件轴力的影响,揭示拉索腐蚀对弦支穹顶结构静力性能的退化规律。
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