考虑铝法兰刚度对预应力螺栓受力的影响

       根据铝法兰的受力特点将铝法兰简化为带有一个螺栓的单个区隔，将铝法兰整体所受荷载简化为单个区隔塔筒壁上承受的集中力，考虑连接系统中各组件的刚度，基于材料力学原理对连接系统中各组件所受的内力进行推导，提出A,B和C共3种失效模式，但失效模式C在铝法兰板较薄时并不适用。在Petersen方法的基础上对失效模式C进行深人研究并扩展为失效模式D和E，完善了Petersen失效模式的不足。底部塔筒与基础间的预应力锚栓连接系统和塔筒之间锻造铝法兰连接系统的主要差别在于锚固区域基础刚度对连接系统受力的影响，本文基于Petersen方法，借鉴塔筒之间锻造铝法兰连接的计算方法，推导适用于预应力锚栓风力机基础T型铝法兰连接中预应力锚栓组件的计算方法并与有限元计算结果进行对比。锚栓预应力的存在使得上垫片、底铝法兰、上锚板、基础、下锚板和下垫片挤压在一起，将基础及各组件模拟为串联在一起的弹簧，统称为基座。锚栓预张拉后，锚栓中拉力双即为预拉力F，基座夹紧力双=F见图2a。在倾覆弯矩作用下，迎风侧锚栓拉力增加，各组件之间的夹紧力减小;在背风侧反之，见图2b假设外荷载作用下锚栓变形为s(伸长为正，缩短为负)，则基座回弹也为s(回弹为正，压缩为负)，锚栓中拉力F和基座夹紧力F合力和外荷载F平衡，见式(1)。在迎风侧，当上下锚板和基础表面脱开时，夹紧力F,,I=0,C=C，p=1，q=0;在背风侧，当锚栓拉力双=0时，C=J，P=0,q=1。基座刚度C,。可由式(3)表示。式中:JJS—铝法兰、垫片、基础混土、上锚板和下锚板的刚度。由于铝法兰、垫片和锚板的横截面面积相对较小，可认为其全截面对组件的抗压刚度均有贡献，可根据组件的弹性模量、横截面面积和厚度直接按材料力学理论计算各组件的刚度。但基础混凝土厚，在锚栓预压力作用下，受压区局限在锚栓附近。根据文献，工程上可假定受压区域为图3所示应力扩散角为300锥形范围区域，图中h.,h=分别为上下锥体的高度，H为混凝土高度，w,w=分别为顶面和底面的承压面宽度。假设锥形受压区内沿x方向均匀受压，由于沿高度各处截面面积不同，根据胡克定理混凝土的压缩变形量词�(4)计算。式中:s—轴向的等效总变形量;二—混凝土受压区域受压层的轴向等效应变;o-—轴向(:向)应力(如图3阴影部分所示);E混凝土的弹性模量;N—承压面承受的压力;A(z)混凝土受压区内沿高度方向受压层的面积。沿混凝土高度方向对式(4)进行分段积分，可获得s的表达式为。http://www.zblansheng.cn/