空間桁架中快速引入螺栓連接滑移的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及塔結構設計技術領域，特別是一種塔結構中空間巧架的設計方法。
【背景技術】
[0002] 高壓架空輸電線塔結構主要包括支撐結構和架空線兩部分，而支撐機構大多為焊 接或螺栓連接而成的空間巧架結構，在塔結構空間巧架中，螺栓預緊力通常較小，并且螺栓 與螺栓孔之間存在構造間隙，因此在螺栓連接部位極易發(fā)生連接件與被連接件之間的相對 滑動，大量的真型塔實驗表明空間巧架中螺栓連接滑移現(xiàn)象十分普遍，且螺栓滑移會影響 塔結構的正常使用，因此應該在塔結構的設計過程中應予W考慮。
[0003] 然而，目前在塔結構設計過程中，特別是在空間巧架中的內(nèi)力設計計算時，大多沒 有考慮螺栓滑移對內(nèi)力計算的影響。2010年9月出版的《沈陽建筑大學學報》865至868 頁公開了的《螺栓滑移對電力塔線結構變形影響》公開了螺栓滑移影響電力塔線結構的影 響，并提供了一種將螺栓滑移引入塔結構設計的方法，但是此方法比較復雜，并且如果在數(shù) 值模擬分析過程中引入螺栓連接滑移會大大提高設計難度。目前還有一種處理螺栓滑移的 方法就是將螺栓滑移等效成彈黃單元，但運對于當前未考慮螺栓滑移的分析程序來說無異 于重新編程，因此在巧架結構內(nèi)力計算中考慮螺栓滑移就顯得異常繁重，不能滿足實際工 程設計的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明需要解決的技術問題是提供一種能夠在現(xiàn)有空間巧架結構分析程序中快 速引入螺栓連接滑移的方法，在滿足實際工程設計需要的基礎上，提高設計精度。 陽〇化]為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案如下。
[0006] 空間巧架中快速引入螺栓連接滑移的方法，所述方法基于構件軸向剛度等效折減 方式將螺栓連接滑移引入空間巧架設計中；具體包括W下步驟：
[0007]A.根據(jù)構件所承受軸力P，并結合式（1)計算構件彈性位移量AE，
[0008] (1)
[0009] 式中，L為構件長度，E為構件彈性模量，A為構件橫截面積；
[0010] B.建立構件的螺栓滑移模型，計算構件滑移量As; W11]C.根據(jù)式似計算構件的總位移A，
[0012] A = As+A E似
[001引化根據(jù)式做計算構件軸向剛度，
[0014] 餅
[0015]E.將螺栓滑移模型中的剛度折減量等效為構件彈性模量的折減量E'，通過式 (4)計算獲得，
[0016]E' =nE(4)
[0017] 式中，n為構件線剛度折減系數(shù)；
[0018]F.根據(jù)步驟E得出的構件彈性模量折減量構建引入空間巧架設計的軸向等效剛 度折減模型。
[0019] 上述空間巧架中快速引入螺栓連接滑移的方法，步驟D和步驟E中的構件線剛度 折減系數(shù)n采用下式計算：
[0020]
[0021] 上述空間巧架中快速引入螺栓連接滑移的方法，步驟B所述的螺栓滑移模型為線 性滑移模型： W22]As= |P/k| 妨
[0023] 式中，k為擠壓階段曲線斜率，當構件單螺栓連接時，擠壓階段曲線斜率k= 20. 27 ;當雙螺栓連接時，擠壓階段曲線斜率k= 41. 25。
[0024] 上述空間巧架中快速引入螺栓連接滑移的方法，步驟B所述的螺栓滑移模型為雙 線性滑移模型：
陽0巧] (食）
[00%] 式中，Ps為滑移載荷。
[0027] 上述空間巧架中快速引入螺栓連接滑移的方法，步驟B所述的螺栓滑移模型為 kitipornchai滑移模型：
[0028] 巧)
[0029] 式中，m、n--模型參數(shù)。
[0030] 上述空間巧架中快速引入螺栓連接滑移的方法，步驟B所述的螺栓滑移模型為：
[0031]
陽0巧式中，A。為初始間隙，Py為屈服載荷，a、N為曲線的形狀參數(shù)。[0033] 上述空間巧架中快速引入螺栓連接滑移的方法，步驟B所述的螺栓滑移模型為：
[0034] 巧）
[0035] 式中，d為螺栓直徑，N為外力，t為構件板厚，fy為構件的屈服強度。
[0036] 由于采用了W上技術方案，本發(fā)明所取得的技術進步如下。
[0037] 本發(fā)明在現(xiàn)有的空間巧架結構設計過程中，采用折減剛度的方法建立了軸向等效 剛度折減模型，在分析螺栓滑移時只需對材料的剛度進行折減即可考慮螺栓連接滑移對空 間巧架結構的影響，而不用將螺栓連接部分簡化為彈黃，因此能夠快速引入到分析程序中； 并且采用本發(fā)明可使空間巧架結構設計過程中的計算結果具有較高的精度，能夠滿足實際 工程設計的需求。
【具體實施方式】
[0038] 下面將結合具體實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。
[0039] 本發(fā)明基于構件軸向剛度等效折減方式將螺栓連接滑移引入空間巧架設計中；具 體包括W下步驟。
[0040] A.根據(jù)構件所承受軸力P，并結合式（1)計算構件彈性位移量AE，
[0041] (1》
[00創(chuàng)式中，L為構件長度，E為構件彈性模量，A為構件橫截面積。
[0043] B.建立構件的螺栓滑移模型，計算構件滑移量As。
[0044] C.根據(jù)式（2)計算構件的總位移A。
[0045] A=AS+AE似
[0046] 化根據(jù)式（3)計算構件軸向剛度。
(3)
[0048]E.將螺栓滑移模型中的剛度折減量等效為構件彈性模量的折減量E'，通過式 (4)計算獲得，
[0049]E' =nE(4)
[0050] 式中，n為構件線剛度折減系數(shù)，構件線剛度折減系數(shù)n采用下式計算：
[0051]
[0052]F.根據(jù)步驟E得出的構件彈性模量折減量構建引入空間巧架設計的軸向等效剛 度折減模型，即可將螺栓連接滑移引入空間巧架設計中，使計算結果更為精確，滿足實際工 程設計的需求。
[0053] 本發(fā)明中建立了五種軸向等效剛度折減模型的實例，分別如下所述。 陽054] 實施例1 陽化5] 本實施例中，螺栓滑移模型為線性滑移模型：
[0056] As=|P/k|妨
[0057] 式中，k為擠壓階段曲線斜率，當構件單螺栓連接時，擠壓階段曲線斜率k= 20. 27 ;當雙螺栓連接時，擠壓階段曲線斜率k= 41. 25。
[005引將式（1)和式妨代入（4)中得到軸向等效剛度折減模型I的計算公式：
[0059]
W60] 實施例2[0061] 本實施例中，螺栓滑移模型為雙線性滑移模型：
[0062] (6； 陽〇6引式中，Ps為滑移載荷。 W64] 將式（1)、式妨和式（6)代入（4)中得到軸向等效剛度折減模型II的計算公式： 陽0化]
[0066] 實施例3
[0067]