新型加强X型方钢管节点平面内受弯滞回性能研究

发布时间：2018-04-23 08:33

本文选题：X型方钢管节点 + 环口包角板加强　；参考：《中国矿业大学》2017年硕士论文

【摘要】：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。
[Abstract]:This paper presents a new type of strengthened mode _ slot type ring orifice plate which is reinforced by ring port plate reinforcement and groove type ring port plate . This paper analyzes the influence mechanism of three main influence parameters on the bearing capacity and energy consumption of the groove type ring orifice plate . The larger the distance between the groove type ring orifice plate and the main pipe side wall , the greater the ductility coefficient , the greater the bending bearing capacity of the groove type ring orifice plate , the larger the ductility coefficient is , the larger the extent of the plastic hinge line covering the groove type ring orifice plate , the larger the groove type ring orifice plate participates in the bearing and energy consumption , the greater the bearing capacity and energy consumption of the reinforced node .

【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU392.3

【参考文献】