駛?cè)胧戒撠浖莒o動(dòng)力工作性能試驗(yàn)研究.pdf

1、作為一種高存儲(chǔ)密度貨架，駛?cè)胧截浖芙陙?lái)在倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。為了保證貨物的高存儲(chǔ)密度，駛?cè)胧截浖艿膬?nèi)部無(wú)法在垂直于貨物通道方向上設(shè)置支撐構(gòu)件，使此方向的穩(wěn)定性成為貨架承載能力設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題。由于問(wèn)題的復(fù)雜性，我國(guó)貨架設(shè)計(jì)規(guī)范尚未給出其穩(wěn)定承載力的具體理論設(shè)計(jì)方法，此外對(duì)其抗震設(shè)計(jì)也未涉及。有鑒于此，為建立和完善駛?cè)胧截浖艿睦碚撛O(shè)計(jì)方法，本文對(duì)駛?cè)胧截浖艿臉?gòu)件和節(jié)點(diǎn)性能、整體靜力承載性能和抗震性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究和相應(yīng)的有限元數(shù)值分析

2、，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了理論分析。主要研究?jī)?nèi)容及成果有如下：
　　共進(jìn)行了三組貨架節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)，包括一組掛鉤式梁柱節(jié)點(diǎn)、一組螺栓式梁柱節(jié)點(diǎn)和一組焊接式柱腳節(jié)點(diǎn)。對(duì)于掛鉤式梁柱節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行了抗彎、抗剪和抗拉試驗(yàn)?？箯澓涂估囼?yàn)的主要破壞現(xiàn)象為節(jié)點(diǎn)掛鉤切入立柱的腹板?；谶@個(gè)現(xiàn)象，提出了節(jié)點(diǎn)極限抗彎承載力和初始抗彎剛度的簡(jiǎn)化計(jì)算模型和計(jì)算公式。對(duì)于螺栓式梁柱節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行了單向加載和反復(fù)加載抗彎試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，改變橫梁與連接件的相對(duì)位置對(duì)梁柱節(jié)

3、點(diǎn)的初始抗彎剛度、極限承載力和變形特征均有影響。由于螺栓和螺栓孔壁之間存在著間隙，螺栓會(huì)發(fā)生滑移，使試件的彎矩-轉(zhuǎn)角曲線出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。反復(fù)加載試驗(yàn)得到的節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角滯回曲線呈Z形。對(duì)于焊接式柱腳節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行了繞其立柱截面對(duì)稱軸的抗彎性能試驗(yàn)。試驗(yàn)主要考慮立柱所受軸力對(duì)柱腳節(jié)點(diǎn)性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，立柱中的軸力會(huì)增加節(jié)點(diǎn)的初始抗彎剛度和極限彎矩。由有限元模擬計(jì)算結(jié)果可知，隨著立柱軸力的增大，軸力變化對(duì)柱腳節(jié)點(diǎn)初始剛度的影響會(huì)減弱。

4、　　對(duì)駛?cè)胧秸w鋼貨架進(jìn)行了單點(diǎn)受力側(cè)移試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，頂部水平支撐和背部豎向支撐均能改變外力在貨架內(nèi)部的傳遞途徑，增強(qiáng)貨架的抗側(cè)移能力；存儲(chǔ)的貨物不僅成為一種連接相鄰立柱的連系構(gòu)件，同時(shí)其產(chǎn)生立柱中的軸力提高了柱腳節(jié)點(diǎn)的抗彎剛度，從而增強(qiáng)了駛?cè)胧截浖艿恼w側(cè)向剛度。基于試驗(yàn)貨架特殊的結(jié)構(gòu)形式，提出了一個(gè)計(jì)算此類貨架在垂直通道方向上側(cè)向剛度的計(jì)算方法。此計(jì)算方法由多個(gè)平面簡(jiǎn)化模型和相應(yīng)公式組成。為了考慮支撐構(gòu)件端部的局部變形的影響，

5、在計(jì)算方法中引入了支撐桿件折減系數(shù)。
　　對(duì)駛?cè)胧戒撠浖苓M(jìn)行了靜力承載試驗(yàn)，分析了貨架立柱的極限承載力和破壞模式。試驗(yàn)貨架中承受彎矩較大的立柱在牛腿節(jié)點(diǎn)附近發(fā)生彎曲破壞，破壞后的立柱呈S形。使用彈塑性殼單元，對(duì)貨架中受力較大的垂直于貨物通道的一排立柱進(jìn)行有限元模擬，其分析結(jié)果可較為保守地估計(jì)整體貨架的極限承載力。
　　基于試驗(yàn)現(xiàn)象，提出了駛?cè)胧截浖芰⒅膯沃Ｐ秃涂v向柱列模型，用于確定立柱在垂直于貨物通道方向的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)。

6、在單柱模型中，立柱上端用水平位移彈簧模擬其余結(jié)構(gòu)構(gòu)件對(duì)其側(cè)向約束，立柱下端用抗彎彈簧模擬柱腳約束，采用平衡法推導(dǎo)了立柱彈性屈曲荷載計(jì)算公式。采用有限元計(jì)算方法分析了縱向柱列模型的彈性屈曲荷載?；跀?shù)值計(jì)算結(jié)果，擬合得到立柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)的簡(jiǎn)化計(jì)算公式。
　　基于線彈性分析、二階彈性分析、特征值屈曲分析和彈塑性分析的結(jié)果，并結(jié)合GB50018-2002《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》的壓彎構(gòu)件穩(wěn)定承載力計(jì)算公式，得到了貨架立柱承載力的三種

7、計(jì)算方法。
　　采用初始位移法對(duì)駛?cè)胧戒撠浖茉嚰M(jìn)行了自由振動(dòng)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，貨架近似按照基本振型進(jìn)行振動(dòng)；采用對(duì)數(shù)衰減率公式而計(jì)算得到的貨架阻尼比存在一定誤差，其規(guī)律性較差；布置頂部水平支撐對(duì)貨架自振頻率沒(méi)有影響，而加設(shè)背部豎向支撐則會(huì)增加貨架的自振頻率。對(duì)兩個(gè)貨架整體模型進(jìn)行了Pushover靜力彈塑性分析和時(shí)程動(dòng)力分析。通過(guò)對(duì)比兩種分析得到的底部剪力和頂部位移計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Pushover分析能夠檢驗(yàn)駛?cè)胧截浖艿目拐鹱冃?/p>