湿式外包角钢加固锅炉框架结构性能研究

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1、学校代码10459学号或申请号201212212426密级硕士学位论文湿式外包角钢加固锅炉框架结构性能研究作者姓名：陈雪华导师姓名：孙增寿教授学科门类：工学专业名称：结构工程培养院系：土木工程学院完成时间：2015年4月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterStudyonStructuralPropertiesoftheBoilerFramewithWet-connectedEnvelopAngelIronByXue-huaChenSupervisor:Prof.Zeng-shouSunStruc

2、turalEngineeringSchoolofCivilEngineeringApril2015原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：日期：2015年4月25日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的

3、复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：日期：2015年4月25日摘要摘要本文以平顶山姚孟发电有限责任公司主厂房中的锅炉框架部分为研究对象，对结构特点、结构加固方法、加固方案、结构应力历史以及加固材料与混凝土之间的粘结问题进行理论分析和有限元数值模拟，得到结构在不同荷载工况下的变形规律和受力特点以及加固材料与

4、混凝土之间的粘结滑移特性，探讨了结构加固前后的整体性能和构件加固后的粘结滑移性能，分析了结构加固前后的受力变化和构件加固后的粘结滑移。具体研究工作如下：（1）对平顶山姚孟发电责任有限公司主厂房锅炉框架结构进行了实地调查，从加固原因、加固方法、加固方案等方面进行详细阐述，探讨框架加固的必要性与合理性。（2）利用梁单元和弹簧单元建立锅炉框架加固后的三维整体有限元模型，在自重及风荷载作用工况下对结构进行静力分析。计算结果表明：加固后结构薄弱部位层间位移角为1/867，满足钢筋混凝土框架结构在正常使用条件下弹性变形限制1/550的要求，起到刚度加固效果；且加固前后结构的“刚度软弱

5、层”没有发生转移；加固后结构有较高的承载力。（3）对加固前后结构进行了模态分析。分析结果表明，锅炉框架加固后，第一、二阶自振频率均增大，但框架结构纵、横向刚度相差较大，结构扭转效应显著。（4）采用完全瞬态分析法对锅炉框架进行了时程分析。分析结果表明，在罕遇地震作用下，结构“强度薄弱层”没有转移，外包钢加固明显提高了整个结构的延性，结构没有过度加固，加固方案合理。（5）采用接触单元模拟外包钢与混凝土之间的相互作用。计算结果表明，双肢柱在逐级加载方式下，极限荷载为7150kN，与锅炉框架静动力分析中荷载效应组合得到的6815.9kN比较，满足承载能力极限状态要求，且接触单元能

6、够很好地模拟结构的破坏过程，说明采用接触单元模拟外包角钢加固钢筋混凝土结构或构件的界面抗剪粘结问题是合理的。关键词：锅炉框架结构；外包角钢加固；静力分析；动力分析；粘结滑移分析IAbstractAbstractInthispaper,theboilerframestructureofthemainfactoryinPingdingshanYaomengElectricPowerGroupCompanyLimitedischosentoperformtheresearchworkonstructuralproperties,reinforcementmethodology,

7、reinforcementscheme,stresshistoryandbondingbetweenconcreteandoutsourcinganglesteelsindetails,withboththeoreticalanalysisandfiniteelementmethod(FEM)simulation,thusobtainingdeformationcharacteristics,mechanicalbehaviorsandbondingpropertiesbetweenconcreteandoutsourcing