原创《不同支座下桁架结构承载能力分析》：这篇桁架论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
摘 要：为研究不同支座形式的桁架结构承载能力,运用有限元软件ansys对桁架结构建立三维模型,对模型两端节点施加简支约束以及固定端约束,通过比较两种支座约束下桁架结构的应力变形,得到两种支座形式对结构承载力的影响.
关键词：桁架结构；支座形式；承载力
桁架结构杆件受力形态简单,以单向压拉为主,通过对桁架各杆件的合理布置,可以调整结构的内力分布,使得桁架结构具有较大的承载能力以及刚度.因此桁架结构被广泛运用于大跨度厂房以及体育馆等建筑工程中.本文通过有限元模拟不同支座形式下的桁架结构的承载能力,所得结论可为建筑工程屋架的相关设计提供参考依据.
1 计算模型
某钢桁架结构总跨度20m,桁架最高点为5m,桁架节点均采用外径为16cm,内径为10cm的圆形钢管焊接而成,本例采用的单元为beam189单元,对于材料属性的结构参数以钢材定义,其中弹性模量定义为180Gpa,泊松比为0.28,材料密度为7850kg/m3.定义好材料属性以后,建立桁架的三维模型,所建立的模型有限元如图1所示,对模型加载自重作用,并在底梁的每个节点施加竖向向下的300 kN的荷载.
2 不同支座的桁架应力影响分析
对有限元模型进行支座约束,本例采用简支支座处理以及固定端支座处梁两种方式对桁架结构的端节点进行约束.
根据图2可以看出,虽然在两种支座形式下结构的应力分布均呈现出对称分布,但是各个杆件的分布形式相差较大,在简支支座中,应力最大值出现在上弦杆处,为67.9Mpa,应力最小值出现在斜腹杆处,最小值为0.1127Mpa,下弦杆所承受的应力在上弦杆和腹杆之间.
当支座形式为固定支座时,应力最大值出现在仍出现在上弦杆处,其应力最大值和简支梁相差不大,为62.2Mpa,而应力最小值则出现在下弦杆和斜腹杆的焊接节点上,最小值为0.012Mpa,说明固定支座在一定程度上使得下弦杆所受到的应力变小了,斜腹杆所受应力任然较小.
3 不同支座的桁架变形影响分析
根据图2可以看出,支座形式的不同对桁架结构的变形产生了较大的影响.由于支座形式以及约束形式分布对称,因此两种支座形式下的变形是对称分布的.在两种不同的结构形式下,其位移最小值均出现在桁架结构的左端点处,由于支点约束均未出现位移,简支支座的位移最大值出现在下弦杆处,位移值为2.38cm,固定支座的位移值出现在下弦杆和斜腹杆的焊接点处,位移值为1.61cm,整体上看,简支支座的斜腹杆变形较大,而上弦杆变形较小,而固定支座的斜腹杆变形较小而上弦杆变形较大.
4 结语
通过对不同支座形式的桁架结构的应力变形的比较分析,可以发现当支座形式为简支支座的时候,桁架结构应力极值和固定支座的应力极值相差不多,但是下弦杆承受的应力要远大于固定支座时；而桁架结构在简支支座时的位移极值也远大于在固定支座的时候.因此当桁架结构采用固定支座时,会具有较大的承载能力.
参考文献
[1] 范旭辉.钢箱梁及钢桁架城市人行天桥对 析[J].林业科技情报,2012,44（4）.
[2] 王洋,郝志军.ANSYS在土木工程应用实例[M].中国水利水电出版社,2010.
桁架论文参考资料：
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