空间桁架中快速引入螺栓连接滑移的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及塔结构设计技术领域，特别是一种塔结构中空间巧架的设计方法。
【背景技术】
[0002] 高压架空输电线塔结构主要包括支撑结构和架空线两部分，而支撑机构大多为焊 接或螺栓连接而成的空间巧架结构，在塔结构空间巧架中，螺栓预紧力通常较小，并且螺栓 与螺栓孔之间存在构造间隙，因此在螺栓连接部位极易发生连接件与被连接件之间的相对 滑动，大量的真型塔实验表明空间巧架中螺栓连接滑移现象十分普遍，且螺栓滑移会影响 塔结构的正常使用，因此应该在塔结构的设计过程中应予W考虑。
[0003] 然而，目前在塔结构设计过程中，特别是在空间巧架中的内力设计计算时，大多没 有考虑螺栓滑移对内力计算的影响。2010年9月出版的《沈阳建筑大学学报》865至868 页公开了的《螺栓滑移对电力塔线结构变形影响》公开了螺栓滑移影响电力塔线结构的影 响，并提供了一种将螺栓滑移引入塔结构设计的方法，但是此方法比较复杂，并且如果在数 值模拟分析过程中引入螺栓连接滑移会大大提高设计难度。目前还有一种处理螺栓滑移的 方法就是将螺栓滑移等效成弹黃单元，但运对于当前未考虑螺栓滑移的分析程序来说无异 于重新编程，因此在巧架结构内力计算中考虑螺栓滑移就显得异常繁重，不能满足实际工 程设计的要求。
【发明内容】
[0004] 本发明需要解决的技术问题是提供一种能够在现有空间巧架结构分析程序中快 速引入螺栓连接滑移的方法，在满足实际工程设计需要的基础上，提高设计精度。 阳〇化]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
[0006] 空间巧架中快速引入螺栓连接滑移的方法，所述方法基于构件轴向刚度等效折减 方式将螺栓连接滑移引入空间巧架设计中；具体包括W下步骤：
[0007]A.根据构件所承受轴力P，并结合式（1)计算构件弹性位移量AE，
[0008] (1)
[0009] 式中，L为构件长度，E为构件弹性模量，A为构件横截面积；
[0010] B.建立构件的螺栓滑移模型，计算构件滑移量As; W11]C.根据式似计算构件的总位移A，
[0012] A = As+A E似
[001引化根据式做计算构件轴向刚度，
[0014] 饼
[0015]E.将螺栓滑移模型中的刚度折减量等效为构件弹性模量的折减量E'，通过式 (4)计算获得，
[0016]E' =nE(4)
[0017] 式中，n为构件线刚度折减系数；
[0018]F.根据步骤E得出的构件弹性模量折减量构建引入空间巧架设计的轴向等效刚 度折减模型。
[0019] 上述空间巧架中快速引入螺栓连接滑移的方法，步骤D和步骤E中的构件线刚度 折减系数n采用下式计算：
[0020]
[0021] 上述空间巧架中快速引入螺栓连接滑移的方法，步骤B所述的螺栓滑移模型为线 性滑移模型： W22]As= |P/k| 妨
[0023] 式中，k为挤压阶段曲线斜率，当构件单螺栓连接时，挤压阶段曲线斜率k= 20. 27 ;当双螺栓连接时，挤压阶段曲线斜率k= 41. 25。
[0024] 上述空间巧架中快速引入螺栓连接滑移的方法，步骤B所述的螺栓滑移模型为双 线性滑移模型：
阳0巧] (食）
[00%] 式中，Ps为滑移载荷。
[0027] 上述空间巧架中快速引入螺栓连接滑移的方法，步骤B所述的螺栓滑移模型为 kitipornchai滑移模型：
[0028] 巧)
[0029] 式中，m、n--模型参数。
[0030] 上述空间巧架中快速引入螺栓连接滑移的方法，步骤B所述的螺栓滑移模型为：
[0031]
阳0巧式中，A。为初始间隙，Py为屈服载荷，a、N为曲线的形状参数。[0033] 上述空间巧架中快速引入螺栓连接滑移的方法，步骤B所述的螺栓滑移模型为：
[0034] 巧）
[0035] 式中，d为螺栓直径，N为外力，t为构件板厚，fy为构件的屈服强度。
[0036] 由于采用了W上技术方案，本发明所取得的技术进步如下。
[0037] 本发明在现有的空间巧架结构设计过程中，采用折减刚度的方法建立了轴向等效 刚度折减模型，在分析螺栓滑移时只需对材料的刚度进行折减即可考虑螺栓连接滑移对空 间巧架结构的影响，而不用将螺栓连接部分简化为弹黃，因此能够快速引入到分析程序中； 并且采用本发明可使空间巧架结构设计过程中的计算结果具有较高的精度，能够满足实际 工程设计的需求。
【具体实施方式】
[0038] 下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
[0039] 本发明基于构件轴向刚度等效折减方式将螺栓连接滑移引入空间巧架设计中；具 体包括W下步骤。
[0040] A.根据构件所承受轴力P，并结合式（1)计算构件弹性位移量AE，
[0041] (1》
[00创式中，L为构件长度，E为构件弹性模量，A为构件横截面积。
[0043] B.建立构件的螺栓滑移模型，计算构件滑移量As。
[0044] C.根据式（2)计算构件的总位移A。
[0045] A=AS+AE似
[0046] 化根据式（3)计算构件轴向刚度。
(3)
[0048]E.将螺栓滑移模型中的刚度折减量等效为构件弹性模量的折减量E'，通过式 (4)计算获得，
[0049]E' =nE(4)
[0050] 式中，n为构件线刚度折减系数，构件线刚度折减系数n采用下式计算：
[0051]
[0052]F.根据步骤E得出的构件弹性模量折减量构建引入空间巧架设计的轴向等效刚 度折减模型，即可将螺栓连接滑移引入空间巧架设计中，使计算结果更为精确，满足实际工 程设计的需求。
[0053] 本发明中建立了五种轴向等效刚度折减模型的实例，分别如下所述。 阳054] 实施例1 阳化5] 本实施例中，螺栓滑移模型为线性滑移模型：
[0056] As=|P/k|妨
[0057] 式中，k为挤压阶段曲线斜率，当构件单螺栓连接时，挤压阶段曲线斜率k= 20. 27 ;当双螺栓连接时，挤压阶段曲线斜率k= 41. 25。
[005引将式（1)和式妨代入（4)中得到轴向等效刚度折减模型I的计算公式：
[0059]
W60] 实施例2[0061] 本实施例中，螺栓滑移模型为双线性滑移模型：
[0062] (6； 阳〇6引式中，Ps为滑移载荷。 W64] 将式（1)、式妨和式（6)代入（4)中得到轴向等效刚度折减模型II的计算公式： 阳0化]
[0066] 实施例3
[0067]