加强T形方管节点的极限承载力研究

国家游泳中心的方管相贯焊接节点,除承受轴力外,还同时承受不可忽视的双向弯矩。通过有限元软件ANSYS对加强T形方管节点在复合受力作用下的极限承载力进行了数值模拟分析,采用的加强方式为在主管内部设置横向和纵向加劲肋。研究结果表明,3种加强方式对于T形节点的极限承载力都有不同程度的提高,且提高幅度与几何参数有关。     

T形方管相贯焊接加强节点的极限承载力研究

通过有限元软件ANSYS对T形方管相贯焊接加强节点轴力和弯矩作用下的极限承载力进行了数值模拟研究,采用的加强方式为主管壁加厚、在主管内部设置横向和纵向加劲肋.研究结果表明三种加强方式对于T形节点的单项承载力都有不同程度的提高作用,且提高幅度与几何参数有关.     

钢管混凝土T形相贯节点应力集中系数研究

通过对钢管混凝土T形相贯节点的试验和有限元分析,研究了在轴向荷载和平面内弯矩作用下节点的应力集中系数。结果表明：轴向荷载作用下钢管相贯节点的应力集中系数分布不均匀,而钢管混凝土相贯节点分布较均匀,主管内填混凝土有效降低了相贯节点的应力集中系数,同时也将热点的位置由鞍点变为冠点;平面内弯矩作用下钢管相贯节点主管的应力集中系数分布不均匀,而钢管混凝土相贯节点主管分布较均匀,主管内填混凝土有效降低了主管的应力集中系数,两者支管相差不大;主管轴力对节点的应力集中系数影响较大,进行轴向压力和平面内弯矩作用下节点的应力集中系数计算时,应考虑到主管轴压比的影响;现行规范对于钢管相贯节点应力集中系数的计算公式并不适用于钢管混凝土相贯节点。基于强度等效的原则,提出了改进的应力集中系数计算公式,计算结果和试验结果吻合较好。     

加劲肋对钢管相贯节点力学性能的影响

加劲肋可以提高钢管相贯节点的承载力及刚度,进而提高节点可靠性和结构整体稳定性.其中,加劲肋的平面尺寸、厚度、形状以及加劲肋是否贯穿钢管等对节点的刚度、承载力及延性有很大影响.以一个钢管相贯节点足尺试验为基础,通过一系列扩展的有限元模型来分析加劲肋厚与管厚比、加劲肋尺寸与管径比和加劲肋是否贯穿钢管等因素对节点承载力、屈服前后刚度以及延性的影响.研究结果表明,加劲肋可以显著提高节点承载力和刚度.对于仅焊于钢管外的加劲肋,合理的厚度比(加劲肋厚度与管壁厚度之比)为α=0.5 ～1.0;对于贯穿钢管的加劲肋,合理的厚度比为α=0.5 ～0.8;加劲肋边长与管径之比β的合理取值为0.6～1.     

单项受力状态下矩形钢管相贯节点的承载力研究

国家游泳中心采取了特殊的结构型式,使其矩形钢管相贯节点,除双平面的几何特性外,同时承受轴力和不可忽视的双向弯矩。本文的目的是研究不同型式的矩形钢管相贯节点在单项受力状态下———腹杆分别承受轴力、平面内弯矩、平面外弯矩时的承载力计算公式;节点型式主要包括T、TT、K、KT等4种单平面和多平面节点类型。以直角T型节点的单项承载力研究为基础,通过大量的有限元计算,并对计算结果进行回归分析得出节点承载力计算公式。本文还对各类节点的失效形态进行了分析。     

XX形空间相贯节点受力性能有限元分析

复杂空间相贯节点广泛应用于大型空间结构中,目前规范尚无正确完善公式计算其承载力.为研究这类复杂空间相贯节点的受力性能和提出合理的构造改进措施,根据某实际工程,选择同时承受较大轴力和弯矩的XX形空间相贯节点进行有限元分析,并提出5种改进措施来改善节点的力学性态.分析结果表明,增加首先“破坏”支管的壁厚不能显著提高极限承载力;支管与主管汇交处设置加劲肋可以改善节点域的应力分布;在靠近节点域的支管内设置加强板可提高节点极限承载力;支管与主管之间交汇处设置贯穿加劲肋可显著减小主管的变形.     

K形方管加强节点的承载力研究

通过有限元软件ANSYS对K形方管相贯焊接加强节点轴力和弯矩作用下的极限承载力进行了数值模拟研究,采用的加强方式为主管壁加厚、在主管内部设置横向和纵向加劲肋。研究结果表明三种加强方式对于K形方管节点的单项承载力都有不同程度的提高作用,且提高幅度与几何参数有关。     

设置加劲肋圆钢管T型相贯节点面内抗弯承载力试验研究及模拟分析

为提高相贯节点的承载力和疲劳寿命,在节点区域设置加劲肋,开展设置加劲肋T型圆钢管相贯节点面内抗弯承载力的试验研究,探讨了设置加劲肋T型相贯节点的破坏模式、应变发展规律和抗弯承载力特性;试验中主管受压侧加劲肋附近应变发展较快,当节点荷载临近极限承载力时,节点主管受压侧加劲肋附近发生明显凹陷的局部屈曲,同时加劲肋发生面外弯曲失稳;设置加劲肋节点面内抗弯承载力比无加劲肋节点承载力明显提高,说明设置加劲肋后有效提高了节点抵抗变形的能力,增加了节点的刚度和强度,使节点承载力有大幅度的提升。同时,开展相贯节点的非线性有限元模拟,分析得到节点的失效模式、承载力与试验均吻合较好。基于非线性有限元模拟,考察加劲肋布置方式对抗弯承载力的影响,提出了合理的加劲肋布置方式。     

平面外弯矩作用下的T形铸钢节点承载力非线性分析

铸钢节点造型美观、受力性能合理,在建筑结构当中得到了越来越广泛的应用.与传统焊接管节点相比,铸钢节点用圆形倒角取代了相贯线处的焊缝,应力集中小,承载力高.针对T形铸钢节点,通过Solidworks软件建立三维模型,采用通用有限元软件Ansys进行非线性分析.结合有限元计算结果,对T形铸钢节点在平面外弯矩作用下的承载力进行了参数分析,给出了T形铸钢节点在支管受平面外弯矩作用下的极限承载力公式.公式确立了极限承载力与铸钢节点几何参数之间的联系.在焊接管节点几何参数的基础上,铸钢节点增加了由C.D.Edwards首次提出的倒角系数ρ并重点讨论了该系数对铸钢节点承载力的影响.     

环形加劲肋对大直径相贯钢管节点承载力与失效模式影响研究

对带或不带环形加劲肋的特高压输电塔横担与塔身连接节点缩尺模型进行承载力试验研究,分析环形加劲肋对该类节点屈服承载力和极限承载力的影响;通过有限元建模分析,研究环形加劲肋对大直径相贯钢管节点承载力的贡献和作用机理,及其对节点失效模式的影响规律。研究结果表明:环形加劲肋将横担与塔身连接节点的受压屈服承载力提升30%以上,有效改善了主管管壁和节点板的受力状态,关键区域应力分布及失效模式有限元结果与试验结果吻合良好,可有益于钢管输电塔的设计分析。