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水塔稳定及受力分析

水塔是给水工程中常用的一种构筑物,它的主要作用是调节和稳定水压,贮存和配给用水。水塔主要由水箱、塔身、基础和一些附属设施组成,这些附属设施包括进水管和出水管,爬梯和平台,避雷和照明装置,水位控制和指示装置。水塔的形式多种多样,仅从塔身材料上分有钢结构塔身、砖石砌体塔身和钢筋混凝土塔身,塔身受力体系又有支架式和筒壁式两种。对于支架式,通常由 4 根、6 根及 8 根柱子加支承组成,支柱可以是直立的,如为了增强水塔的整体稳定性,也可把支柱做成下部外倾的倾斜式,倾斜度一般控制在 1 / 20 ~ 1 /30 之间。支架式塔身轻巧,迎风面小,节省材料,受力比较合理; 筒壁式塔身刚度大,抗震性能好,但筒壁过薄则容易发生屈曲失稳。水塔稳定分析,当结构所受载荷达到某一值时,若增加一微小的增量,则结构的平衡位形将发生很大的改变,这种情况叫作结构失稳或屈曲,相应的载荷称为屈曲载荷或临界载荷。失稳的形式按照临界状态的特征可分为分支点失稳、极值点失稳以及跃越失稳。薄壁圆柱壳的屈曲,圆柱壳结构同样广泛应用于工程结构中。对于薄壁圆柱壳的稳定性研究,早期研究人员发现其线性屈曲理论与实验值相差很大。薄壳屈曲问题的研究推动了近代弹性稳定理论的建立和发展,直到现在,薄壳稳定性问题仍然是近代非线性力学研究领域中最重要的基本研究方向之一。实验表明,圆柱壳的屈曲对于几何缺陷和边界条件十分敏感。从轴压圆柱壳实验得到的屈曲载荷比线性屈曲理论所得结果小很多。这种差异曾被认为是由于试件的缺陷及边界约束假设不理想所致。但是在许多情况下,所测到的屈曲承载力并不能认为完全与缺陷程度相关。虽然它们的后屈曲特性与载荷类型有关,但其后屈曲承载能力一般都远低于其屈曲载荷。
 

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