新型加强X型方钢管节点平面内受弯滞回性能研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cnyy20
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
Vierendeel桁架节点通常以承受平面内弯矩为主,Vierendeel桁架假定节点为全刚性,然而这在实际应用中是不可能实现的,已有研究表明加强后的节点可以获得全刚性;目前钢管节点加强方式多针对节点域的主管部分,忽视了对节点域支管部分的加强。论文以环口包角板加强为原型提出对主支管同时加强的新型加强方式——槽型环口板上移加强,并以构成双层Vierendeel桁架的X型方钢管节点为研究对象,对未加强节点采用环口包角板加强和槽型环口板上移加强两种加强方式,通过试验研究、非线性有限元数值模拟以及塑性铰线模型机理分析三种研究手段,对其平面内受弯滞回性能进行研究,重点研究了槽型环口板上移加强方式的加强性能。提出了新型加强方式——槽型环口板上移加强,通过试验揭示了环口包角板加强节点和槽型环口板上移加强节点平面内受弯滞回性能规律。实测结果表明,节点支管-主管宽度比β不同,主管发生变形位置不同;采用环口包角板加强和槽型环口板上移加强可以减弱主管变形、提高滞回环面积和累积耗能水平以及改善未加强节点往复荷载下等效黏滞阻尼系数和强度退化系数会降低的趋势;与相同β的未加强节点相比,加强节点弹性刚度、屈服弯矩、破坏弯矩、抗弯承载力明显提高,但延性系数、等效黏滞阻尼系数均降低,刚度退化速率和相同β的未加强节点相近。槽型环口板上移作用优势明显:槽型环口板的上移能有效观察主管翼缘板和侧壁的变形以及主管-支管焊缝影响区的开裂;槽型环口板上移加强对节点弹性刚度、屈服弯矩、破坏弯矩、抗弯承载力提高效率高于环口包角板加强。建立了方钢管加强节点非线性有限元模型,提出了模拟节点抗弯承载力和极限转角的确定条件。通过试验结果与有限元模拟结果比对以及抗弯承载力判定过程,提出将模拟节点主管变形达到1%b0时的弯矩值确定为该节点抗弯承载力,将模拟节点主管变形达到2%b0时的转角作为确定模拟节点的极限转角的条件之一。分析了槽型环口板上移加强节点各参数对平面内受弯滞回性能的影响规律。通过非线性有限元模拟对36个槽型环口板上移加强节点的7个影响参数单因素分析发现,支管-主管宽度比、槽型环口板上移高度和槽型环口板长度对加强节点的滞回性能影响最为明显:β越大,槽型环口板上移加强节点弹性刚度、屈服弯矩、抗弯承载力、延性系数越大,能量耗散能力越好,刚度退化趋势(斜率)越大;h越大,β=0.7槽型环口板上移加强节点弹性刚度、屈服弯矩、抗弯承载力越大,能量耗散能力越好,延性系数呈先增大后减小,刚度退化趋势相近,β=1.0槽型环口板上移加强节点延性系数越小,能量耗散能力先增大后减小,刚度退化趋势相近;lp越大,槽型环口板上移加强节点弹性刚度、屈服弯矩、抗弯承载力越大,能量耗散能力越好,延性系数越小,刚度退化趋势相近。通过正交试验判断3个主要影响参数的主次关系是:支管-主管宽度比>槽型环口板上移高度>槽型环口板长度。通过塑性铰线模型,分析了槽型环口板上移加强节点3个主要影响参数对节点承载及耗能的影响机理。不同β的槽型环口板上移加强节点的塑性铰线发生的位置与相同β的未加强节点相似;h越大,槽型环口板与主管侧壁重合的范围越小,主管侧壁塑性铰线落在槽型环口板范围内部分越小,由此槽型环口板参与独立变形的面积范围越大,同时槽型环口板独立变形的部分还可以看作是支管的加强板,可以提高节点承载能力和耗能能力;lp越长,槽型环口板覆盖主管范围越大,槽型环口板覆盖塑性铰线范围越大,说明槽型环口板参与承载和耗能的尺寸越大,加强节点承载和耗能越大。
其他文献
基坑降水是基坑工程中的重要内容,合理选取水文地质参数是基坑降水设计与施工的基础,对降水效果的预估是基坑降水成败的关键,降水试验是解决基坑降水问题的有效手段。论文依托某
目前国内外对公路隧道自然通风技术研究较少,本文开展利用竖井进行自然通风的研究,计算竖井的升压力,从而取消(或减少)隧道风机的使用,解决隧道运营过程中电力消耗过高的问题
FRP是一种具有轻质、高强、耐腐蚀、抗疲劳等诸多优点的新型复合材料,自二十世纪九十年代被引入土木工程领域,目前已广泛应用于钢筋混凝土结构的加固工程中。现有大量试验研究
黄土填方工程施工引起的地下水位变化、管道破裂等问题使黄土体长期处于增湿-减湿循环条件下,水分迁移不断浸润地基,改变其湿度状态,导致土体工程性质劣化,产生不均匀沉降,建
边坡稳定性研究一直是岩土工程领域的一个重要内容,迄今为止,对岩质边坡的稳定性分析,特别是将边坡中随机分布的结构面网络考虑在内的情况下尚没有令人满意的方法,现有的边坡稳定
絮凝是水处理重要单元之一。絮凝过程中,人们通过形成大而密实的絮体来提高水处理效果。在形成大絮体的过程中难免存在絮体破碎,因此认识絮体破碎过程具有重要意义。大部分研究
在钢管混凝土构件中,钢管与混凝土间的粘结滑移关系一直是工程界较为关心的问题。本文在对现有的相关文献研究的基础上,借助推出试验,以钢管的径厚比和核心混凝土的强度为变
在煤矿巷道支护中,锚杆支护的普及率几乎接近100%,针对如今锚杆支护理论远远滞后于实践,且在工程应用中仍然主要依靠经验法和工程类比法的现状。对锚杆支护作用的本质进行了
呼吸墙体因设置了中间空气层,能够有效的降低建筑能耗,同时具有保温隔热、降噪等优点。随着公共建筑能耗越来越大,具有节能优势的呼吸墙体应用日益增多。为得到呼吸墙体的能
纳米混凝土因其优异的耐久性能而得到国内外众多研究者的关注,有望应用于近海工程等恶劣环境下服役的工程结构。目前关于纳米混凝土耐久性的研究主要集中于环境单因素作用下的性能改善。而混凝土结构一般都处在环境与荷载耦合作用下,各种因素相互影响和促进导致混凝土性能下降更为严重。因此,本论文考虑近海工程结构实际服役环境,研究纳米混凝土在冲刷和荷载耦合作用下的氯离子扩散特征,对促进纳米混凝土的应用和保障混凝土结构