有孔门式刚架稳定性研究报告部翻译.docVIP

梁柱节点有缺陷的门式刚架在地震效应下的表现研究 Tnnim Ahmed，Shigeru Shimizu 摘要: 这篇论文介绍了在日本用作高速公路高架桥的基本结构框架的薄壁门式钢架的研究成果。在许多这样的框架中发现的严重问题是疲劳裂纹在梁柱连接处发展。作为对疲劳失效的度量，在某些情况下，缺陷总是在刚架的梁柱连接节点处出现。在这项研究中，使用3种不同的地震真实数据动态分析进行了探讨这种有缺陷的框架的整体性能，也对局部水平面以上的位移围绕缺陷的位置的影响。采用有限元程序对MSC.Marc进行非线性、大位移分析。缺陷半径是变化的，并将之当作研究的一个参数。空缺陷相对与地面的位移对于整体有显著作用，尤其是当该缺陷的半径为超过100mm的时候。 2011 Elsevier公司保留所有权利。 文章信息： 文章历史： 2010年11月19日收到初稿 2011年12月3日收到修改稿 2011年12月5日接受论文 2011年12月21日网络资源可用 关键词： 疲劳强度 缺陷 屈服强度 门式刚架 动态分析 1.介绍： 钢结构门式刚架在日本通常用于高速公路高架桥。许多疲劳裂纹在梁柱这些框架的连接节点处出现[ 1?3] 。对于钢框架的设计和维护存在的问题中，其中之一就是这样的疲劳裂纹的发展。各项案例研究和起因，机制和疲劳效应研究裂缝着手进行[ 4-8 ] 。一旦裂纹形成并传播，很可能导致脆性断裂并引起结构失效。仅在定期服务条件或在地震的影响下，可能会发生结构失效。一旦裂纹形成裂纹，应采取不同防止发展的补救措施减少疲劳裂纹。此前，为找出钢箱截面柱的性能并且找到有效的改造方法来阻止疲劳裂缝的产生[ 9-11 ] 进行了实验和数值模拟研究。为了防止疲劳裂纹的发展，找到疲劳改造的方法，Miki等 [ 12 ]打算在梁柱连接处布置一个缺陷，如图1所示。在这种方法中，一个“巨大地核”[ 13 ]被钻至去除高应力强度区，疲劳裂纹等缺陷。本文的主要目的是介绍这个缺陷对结构整体性能的影响并在局部出现围绕平面位移性能的缺陷。 由于荷载的变化被认为是很小的，日本公路桥梁设计规范（日本公路桥梁设计说明，JSHB ） [ 14 ]并没有具体描述疲劳裂纹或疲劳的具体方法等的设计情况。但规范没有提到要特别注意边角的设计问题，因为力的方向突然改变，特别是当该钢结构是薄壁结构的时候，使得动力传输机制相当复杂。通过对用有限元设计一个十字路口的拐角分析，该代码指出了评估中的主导问题的疲劳设计影响实验，日本钢结构协会（ JSSC ） [ 15 ]认为这是疲劳基础上的静态性能的影响，通常不会影响结构的抗震性能。疲劳裂纹从焊缝缺陷，缺口或压力引发在关节部位集中和传播。残余应力也对疲劳裂纹的发展有影响[ 13,16 ] 。问题是静态设计的常识并不适用于疲劳设计。有时消除疲劳损坏的部分基础评估的应力分析很难适用。因此，这种情况下正常工作需要更详细的分析和研究。他们对箱型柱的抗震性能进行了许多研究，主要针对神户大地震，1995年后日本，例如Morishita等[17]Ge等人[18]。但是，几乎所有这些研究??都涉及钢柱独自树立，很少有门式刚架框架柱结构的研究。 Nakajima等[ 19 ] 根据地震影响的框架结构研究了门式刚架的抗震性能。目的是研究考虑缺陷从疲劳裂纹的“完整”的门式刚架框架。Silva等人[20]对半刚性，低矮的结构门式刚架框架进行非线性动力分析。包括几何非线性的有限元模型研究研究表明，几何非线性可能显著影响框架的动态性能。Sakano和Wahab[ 21 ]进行了极低周期（ ECL ）的疲劳试验和三维弹塑性有限元墩钢梁柱节点的分析。他们研究了箱截面梁柱节点网格拐角处圆角对ECL“疲劳裂纹萌生寿命的影响”。Shimizu[ 22 ]研究了缺陷对钢结构的拐角处的强度对框架的影响。他变换了柱心半径、钢板厚度，并分别研究了有加劲肋和无加劲肋的情况。研究表明该缺陷柱上的强度下降到9％时缺陷附近存在压应力。同时也表明，去芯的方法要适当，以防止张力发展到疲劳裂纹区中心位置。然而，对该区域进行压缩时，或者拉伸和压缩的交变应力时，局部屈曲所在的柱需要考虑强度。Shimizu[22]考虑了静载荷，但是由于该框架的抗震性的影响不能通过进行静态分析解释。为了确保这样的重型结构持续安全运作，有必要进行在复杂载荷条件的预测模型进行详细研究。这需要对实时加载光谱的影响进行赋值。Tanabe等[ 23 ]研究了有缺陷的门式刚架上的框架的疲劳强度梁柱连接的影响。在他们的研究中，他们检查了地震载荷的效果。Kawashima和Unjoh [ 24 ]研究了地震对公路桥梁的影响，并阐述了其对影响改良抗震设计规范。他们特别注重了Hyogo-ken-Nanbutsu地震（阪神大地震）。结果发现，水平地震力引起的局部面外位移