新型预压弹簧自恢复耗能支撑性能分析及试验研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 12次 | 上传用户:bg8nij
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
针对普通支撑受压易屈曲、拉压滞回反应不对称,防屈曲支撑虽滞回曲线饱满、耗能能力强但震后存在较大残余变形使其加固修复比较难等问题,国内外学者提出了一种自恢复耗能支撑体系。该支撑多采用形状记忆合金或预应力筋提供恢复力使结构震后能够恢复到变形前的状态从而减少或消除结构的残余变形。而形状记忆合金变形后需对其加热处理才可实现自恢复能力,预应力筋弹性变形小易进入塑性阶段不能满足支撑延性要求。因此,本文研制了一种由预压碟簧提供自恢复能力、耗能装置耗散输入能量的新型预压弹簧自恢复耗能(Pre-pressed Disc Springs Self-centering Energy Dissipation,简称PS-SCED)支撑,其恢复力、刚度、变形要求均可通过改变碟簧组合形式实现、易满足工程实际需求。本文对PS-SCED支撑的滞回性能及功能可恢复性进行了研究,建立了能够描述支撑力学性能的恢复力模型并对足尺PS-SCED支撑构件进行了拟静力试验,主要内容如下:(1)研制新型PS-SCED支撑,对其在低周往复荷载作用下的滞回性能进行了研究,基于刚度的变化建立了PS-SCED支撑承载力的计算方法,并基于支撑内外管弹性变形、叠加碟簧双折线弹性模型与摩擦装置理想弹塑性模型建立了支撑恢复力模型;(2)对1.2米圆形截面内管PS-SCED支撑构件在低周往复荷载作用下的抗震性能进行了有限元数值模拟分析,研究了PS-SCED支撑的耗能能力、割线刚度及其退化规律、等效阻尼比等参数的变化规律。PS-SCED支撑呈现出饱满的旗形滞回曲线,由第一刚度转变为第二刚度后,支撑耗能增量与变形增量成正比,割线刚度稳定减小,等效阻尼比增大;当耗能稳定后由于支撑的恢复性能,使得等效阻尼比减小。在低周反复荷载作用下,采用所建立的恢复力模型对PS-SCED支撑的滞回响应进行了模拟,并与支撑实体单元模型计算结果进行了对比分析,滞回曲线吻合较好,表明所建立的恢复力模型能够很好的描述支撑构件的滞回性能;(3)对相同规格有无支撑面碟簧及压并后的碟簧进行压缩试验,对比分析碟簧压并前后恢复性能参数的变化,压并后的碟簧刚度增大、压并高度减小、耗能能力增大,有支撑面碟簧较无支撑面碟簧刚度大、压并高度小;并且对使用无石棉有机摩擦材料的摩擦装置在不同螺栓扭矩的初始工况下进行低周往复荷载试验研究,摩擦装置均呈现出理想弹塑性,滞回曲线饱满、耗能能力强,均值法拟合出摩擦力与螺栓扭矩成线性关系;(4)对1.2米PS-SCED支撑足尺构件在相同碟簧预压力、不同摩擦力初始工况下进行拟静力试验研究,支撑滞回曲线饱满且耗能能力随摩擦力的增大而增大,当摩擦力大于碟簧预压力时,出现残余变形,但支撑仍具有一定的自恢复能力。支撑内外管处于弹性变形范围内的骨架曲线为理想双折线弹性模型,体现其良好的延性性能及稳定耗能能力。低周往复荷载作用下的极限承载力试验研究表明,PS-SCED支撑抗压承载能力远大于支撑内外管截面承载力,且大于支撑抗拉承载力,但支撑受拉时延性性能较好。内管或外管发生塑性变形后支撑出现残余变形,且残余变形随着支撑变形增大而增大,支撑连接板屈曲前,受拉残余变形约为最大变形的32%,受压残余变形约为最大变形的10%,体现了支撑良好的自恢复性能。
其他文献
预应力钢结构是将钢结构与预应力技术有机结合而形成的结构体系,在大型体育场馆、桥梁、工业厂房中得到广泛的应用。对预应力钢结构进行优化设计,不仅可以进一步节约钢材、降低
土的物理力学参数和软土路基沉降预测计算一直备受岩土工作者关注。随着我国高速公路快速发展,相关单位积累了大量的地质勘察资料和沉降观测数据,如果能够借用计算机技术,对丰富
近年来,纤维复合材料(FRP)作为一种新材料具有重量轻、强度高、易于施工、耐腐蚀性好等优点,逐渐替代了钢材的外包加固技术。虽然在这方面的应用已经很广泛,但是由于力学性能
斜拉索受力的大小、变化和分布是评估索结构受力状态的重要依据,因此拉索的索力测试十分重要。目前国内工程实践中用于索力测试的方法有很多,但对于成桥后的拉索索力的测量其中
目前,我国特高压输电网的工程陆续开始建设,诸如淮南至上海1000kV交流特高压输电线路工程及向家坝至上海±800kV直流特高压输电线路工程均已进入开工阶段。特高压输电电网由于
19世纪后,带吊杆的中下承式拱桥发展迅猛,吊杆是中下承式拱桥的重要传力构件,尺寸小、构件组成部分多、对疲劳腐蚀等因素比较敏感,吊杆及其组件的运营状态相当复杂。它的正常与否
网壳结构具有优越的力学性能和丰富多彩的建筑形式,其应用越来越广泛。目前网壳结构在静力稳定方面的研究已经取得了一系列的科研成果,然而这类结构在地震等动力作用下的研究
作为一体化气浮设备整体研究的一部分,本文采用实验和数值模拟相结合的方法,对其中几个关键技术环节进行了研究,得出以下结论:1、通过实验测量加压叶轮和吸气环节的不同组合时水
给水管网是城市给水系统的重要组成部分,其可靠性直接关系着人们的生产和生活。近年来,随着用水规模的不断扩大及管道使用年限的增长,城市给水管网逐渐暴露出一些问题(如爆管、
针对内陆河道、湖泊疏浚清淤产生的淤泥占用大量土地资源的现状,提出了底部低真空抽取堆场表面水(富裕水)技术,以达到快速消除淤泥堆场富裕水和降低淤泥含水率的目标,为修改现有