基于多波屈曲单元的输电铁塔结构抗风极限荷载分析

为了有效预测输电铁塔结构抗风极限荷载,提出了一种多波屈曲单元来模拟辅助构件支撑的受力构件,按截面边缘屈服准则确定了多波屈曲单元的受压极限应力;对某110kV鼓型直线输电铁塔结构抗风极限荷载进行了数值研究。研究结果表明:所提出的多波屈曲单元可有效考虑辅助构件的支撑作用和受力构件的初弯曲影响,结构建模时可不考虑辅助单元;该方法简单易行,可有效预测大型输电铁塔结构抗风极限荷载。

屈曲约束支撑核心单元的多波屈曲过程研究

屈曲约束支撑核心单元的受力形态是影响其低周疲劳特性和滞回特性的重要因素。基于屈曲约束支撑核心单元的受力特点,建立了基本假定,并依据承受轴向荷载和侧向荷载杆件的平衡方程,推导了核心单元与约束单元点接触和线接触状态下的挠曲线方程,揭示了其在持续增大的轴向力作用下点接触、线接触和新波生成交替出现的多波屈曲过程。算例分析表明:该文提出的计算公式与数值分析计算结果相一致,可用以描述核心单元在约束单元内的受力特性。

采用碳纤维包裹约束的装配式防屈曲支撑试验

为方便装配式防屈曲支撑拆解修复和提高抗腐蚀能力,提出了采用碳纤维包裹约束的新型装配式防屈曲支撑.一方面,通过剖开纤维材料分离外包约束构件来替换受损内核单元可实现构件震后的快速修复,另一方面,碳纤维布作为外包材料解决了外包钢管耐腐蚀性差的问题.通过4个新型防屈曲支撑构件在往复荷载作用下的拟静力试验,研究了防屈曲支撑在不同加载制度下,不同约束比下的性能.试验结果表明:在循环变形过程中试件基本没有发生刚度与强度的退化,且延性与耗能能力都很好.碳纤维布成功地起到连接装配式防屈曲支撑两部分外包约束单元的作用,并可有效抵抗来自内核单元施加的侧向推力.采用碳纤维包裹约束的新型防屈曲支撑受压时,内核单元会产生多波屈曲现象,使得约束单元中的包裹材料发生变形,最终使得构件的滞回曲线表现为力的"跳动",多波屈曲现象更为显著试件的滞回耗能能力略差.新型装配式防屈曲支撑具有良好的滞回性能,为防屈曲支撑实现可装配式提供了新途径.

双矩管装配式防屈曲支撑设计理论研究

装配式防屈曲支撑的外围约束构件主要通过高强螺栓连接。由于连系螺栓布置呈一定离散性,因此需要对各外围约束构件形成的整体约束刚度进行一定程度的折减;此外,螺栓的离散布置使得螺栓间外围分肢构件的局部受力影响更为突出,此二者均应在装配式防屈曲支撑设计方法中予以考虑。为此,该文首先对传统铰接防屈曲支撑设计理论进行介绍,而后对双矩管装配式防屈曲支撑约束刚度折减系数的求解思路及方法进行论述,最后结合装配式防屈曲支撑所特有的受力特点,考虑多波变形时挤压力的局部影响,提出了一整套适用于双矩管装配式防屈曲支撑的设计方法,并采用数值分析验证了2个支撑设计算例的可靠性。在理论推导中考虑了内外核之间的间隙、铰接接头长度、内核外伸段长度、外围构件长度、强度、刚度及初始缺陷、螺栓尺寸及布置等诸多设计参数的影响。

玄武岩纤维包裹约束装配式防屈曲支撑性能试验研究

采用玄武岩纤维包裹约束的装配式防屈曲支撑不仅震后易于拆解修复,而且外包纤维布解决了外包钢管耐腐蚀性差的问题。对4个该类防屈曲支撑进行了拟静力试验研究,分析结果表明:玄武岩纤维包裹约束的装配式防屈曲支撑具有良好的滞回性能,在循环加载过程中基本未出现刚度与承载力的退化现象,且延性与耗能能力良好。防屈曲支撑受压时内核单元发生多波屈曲,内核单元施加的侧向推力导致约束单元中起包裹约束作用的玄武岩纤维发生变形,由于内核单元与约束单元之间的间隙增加,从而进一步加剧内核单元的多波屈曲,在防屈曲支撑滞回曲线上表现为受压阶段曲线的"跳动"。试件的最终破坏发生在内核单元屈服段的中间部位或屈服段与非屈服段的连接处;玄武岩纤维布约束效果良好,通过包裹纤维布可以将装配式防屈曲支撑两部分约束单元进行很好的组装。

新型预应力杆的临界承载力

通过给外管和内杆施加大小相等、方向相反的自平衡预应力,将两者装配成自预应力超大长细比套管柱(简称"S柱"),对其进行理论分析和试验研究。研究发现其失稳模式为高阶屈曲,并得出其临界承载力远超过相同外形尺寸、材质和边界条件的欧拉柱。"S柱"受外压力时,外管在工作全过程中为内杆提供侧向恢复力,使得"S柱"整体呈现多半波失稳的形态,受压承载力可大幅度提高到欧拉临界力的120倍以上,进而可做到由材料强度控制。