自复位三重钢管约束屈曲支撑力学性能研究

来源 :南京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:XM201314
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随着经济的发展,结构震后残余变形造成的经济损失不断上升。现有约束屈曲支撑由于自身残余变形过大,无法满足减小结构残余变形的要求;自复位支撑可减小甚至消除结构震后残余变形,然而对其研究刚刚起步,在端部连接、耗能装置选取等多个方面都不成熟。本文考虑将二者结合,优势互补,开发一种自复位三重钢管约束屈曲支撑。对该新型支撑的研究具有重要的理论意义与工程应用价值。  本文提出的自复位三重刚管约束屈曲支撑是一种全新的支撑形式,针对当前对于自复位约束屈曲支撑构件层面研究的空白,进行了详细的理论研究、有限元实体建模分析以及理论与有限元的对比分析,以期全面掌握自复位三重刚管约束屈曲支撑的力学性能。通过探讨自复位系统以及约束屈曲支撑的原理,对自复位约束屈曲支撑进行概念设计,选取了合适的芯材形式,解决了端部连接、防腐等问题,由此给出了自复位三重钢管约束屈曲支撑的具体组成构造和施工流程。由整体运动分析得出:支撑的滞回过程可分为12个阶段,自复位三重钢管约束屈曲支撑理论恢复力模型(SCBRB)可以由耗能芯材(BRB)恢复力模型与自复位系统(SC)恢复力模型叠加得到,滞回曲线为典型的旗形滞回曲线。通过对自复位三重钢管各组成部分力学性能做理论分析,得出支撑各主要组成部分间的力学联系和相应公式,提出开孔耗能管两种不同的耗能机制,为同类型支撑的设计以及后续的研究工作提供实际的理论依据。通过有限元分析软件ABAQUS分别建立三重钢管约束屈曲支撑(BRB)、自复位双钢管(SC)以及自复位三重钢管约束届曲支撑(SCBRB)模型,探讨合适的端部约束形式,并通过耗能与复位性能的比较得出较好的支撑形式为自复位三重钢管约束屈曲支撑。对影响自复位三重钢管约束屈曲支撑性能的几个重要参数进行参数分析:预拉力大小P0;约束管强度;耗能管开孔宽度b;耗能管开孔长度l1;三管间间隙δ。分别建立模型进行数值模拟,得到了不同参数下的滞回曲线和骨架曲线,通过对比分析给出各参数的取值建议,为自复位三重钢管约束屈曲支撑设计提供具体的参考。
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