贯穿式加劲肋对螺栓连接钢管节点轴压承载力影响的试验研究

各国现行钢结构规范中,对螺栓连接钢管节点的极限承载力均未提及具体的构造措施及计算方法。通过对8个带加劲肋的螺栓连接钢管节点试件进行了单轴受压承载力试验研究,探讨了该类节点在单轴受压条件下的承载力-变形曲线和破坏模式,并对环板、主管及支管的应力-应变情况进行了分析。研究表明:仅通过单轴试验就推出所有破坏模式过于武断,建议限定说明,使其更合理;采用环板、十字连接板对支管与主管进行螺栓连接并设置加劲肋的钢管节点,其破坏模式为环板局部面外失稳,设置加劲肋能有效抑制整体的面外失稳;其次,加劲肋板贯穿主管可以提高节点的整体刚度和极限承载力,且施工方便,是值得采用的节点设计方法之一。     

圆钢管T形相贯节点平面内抗弯承载力试验及计算理论研究

开展圆钢管T形相贯节点平面内抗弯承载力试验研究,考察T形相贯节点的抗弯承载力特性、破坏模式和计算理论。试验结果表明,T形相贯节点的破坏模式为局部屈曲破坏,随着荷载增加,节点区域主管中间位置应变发展最快,首先进入塑性并发生局部屈曲失效;继续加载后,焊缝产生撕裂破坏。对T形相贯节点进行非线性有限元模拟以研究其抗弯承载力特性,分析得到的节点荷载-位移曲线与试验结果吻合较好;节点发生局部屈曲失效,与试验破坏模式相一致。最后,分析了两个无量纲化几何特征参数对节点抗弯承载力的影响,并提出了节点抗弯承载力计算公式。     

加劲相贯焊K型节点承载力试验研究及设计计算方法

加劲相贯焊K型节点在传统相贯焊K型节点的基础上添加了加劲板,可以有效提高承载力。为得到加劲相贯焊K型节点的设计计算方法,开展了试验和理论研究。设计了具有不同节点尺寸参数的9个试件进行试验研究,同时进行相应的有限元计算分析。研究表明:加劲相贯焊节点承载力增加的部分随加劲板宽度与直径之比的提高而提高。加劲相贯焊节点的破坏模式除表现出传统相贯焊节点破坏特征外,还出现加劲板焊缝开裂和支管拉裂等破坏模式。结合69个试件的有限元计算分析结果和试验结果,回归得到了承载力简化计算方法,该方法兼具经济性和安全性。     

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。     

成都双流国际机场T2航站楼空间相贯节点极限承载力研究

以成都双流国际机场T2航站楼建设项目为背景,设计出一套空间自平衡加载装置,对工程中采用的2个复杂相贯节点进行足尺静力加载试验。在设计荷载作用下,节点处于弹性状态;在极限荷载作用下,主管发生明显变形,但节点极限承载力远高于设计荷载,失效模式表现为延性性质。同时,采用ABAQUS有限元分析软件对节点进行弹塑性非线性分析,将试验结果与计算结果进行对比分析,验证有限元模型的正确性;进一步探讨几种主管加劲肋形式对节点极限承载力的影响。研究表明,中心设置一块加劲肋最为有效,既能提高节点极限承载力,又具有较好的经济性和施工便捷性。     

平面外弯矩作用下加劲肋加强T形方钢管相贯节点极限承载力研究

方钢管T形相贯节点承受平面外弯矩作用是与其它工况一样重要的一种工况,但目前规范中对这种受力模式下的加劲肋加强节点承载力计算公式没有规定,这影响着工程设计的效率与质量。在经试验验证有限元分析准确性的前提下,进行参数化分析和回归分析。结果表明:加劲肋加强节点的极限承载力是无加强节点的2.6倍,承载力提高系数ψ随加劲肋与主管厚度比τ、加劲肋与主管宽度比η的增加而增加,其中参数η的影响更大,提高系数ψ随β增加而减小。在无加劲肋方钢管相贯T形节点平面外受弯承载力计算公式的基础上,通过参数化分析得出有加劲肋时方钢管T形节点平面外弯矩作用下极限承载力计算公式,为这类节点的继续研究和工程应用提供了参考。     

T形钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁外伸端板连接节点力学性能研究

通过静力加载试验及ABAQUS非线性有限元分析来研究T形钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁外伸端板连接节点力学性能。结果表明:节点剪力主要由核心区形成的斜压杆来承担,而牛腿腹板承担的比例较小;设置加劲肋可有效抑制端板翘曲变形,缓解节点区应力集中,比增加端板厚度更能有效提高节点抗弯承载力;轴压比小于0.4时,增大轴压比节点抗弯承载力略有提高,轴压比大于0.4时,增大轴压比节点抗弯承载力稍有降低,但提高、降低的幅值均很小;梁柱线刚度比对节点抗弯承载力影响较小;提高框架梁混凝土强度等级,节点抗弯承载力相应有所提高;提高框架梁配筋率,节点抗弯承载力明显增大,但当配筋率超过1.8%后继续提高时,节点抗弯承载力提高的幅值较小;有限元计算骨架曲线与试验结果能较好吻合,验证了有限元模型的合理性。     

输电线路钢管杆多边锥形横担抗弯承载力试验和设计理论研究

探讨输电钢管杆横担抗弯强度及端部连接角焊缝抗弯强度的设计方法,开展3个相同规格设置不同加劲肋横担抗弯承载力特性试验、非线性有限元模拟和理论分析,探讨高压输电线路钢管杆截面为多边形的锥形横担抗弯承载力试验和设计理论。以锥度、径厚比为变化参数对锥形钢管横担进行一系列有限元模拟,并结合试验结果提出适合此类横担的抗弯承载力计算公式。研究结果表明:加劲肋对锥形钢管横担的极限承载力几乎没有影响,但能有效减小焊缝受力,避免焊缝的撕裂;随着锥度的降低,锥形钢管横担抗弯承载力降低,建议锥度取0.6;采用Q345钢材时,锥形钢管横担径厚比限值不应超过120。提出一个适用于锥形钢管横担抗弯承载力计算公式,并与有限元模拟值进行对比,可为工程设计提供参考。     

PBL加劲型矩形钢管混凝土不等宽T型节点应力集中系数分析

为研究开孔钢板连接件（PBL）加劲型矩形钢管混凝土T型节点的疲劳性能,进行了T型节点支管受拉、面内受弯及面外受弯的应力集中系数分析。基于矩形钢管混凝土T型节点受拉试验,设计了主管为矩形钢管、矩形钢管混凝土和PBL加劲型矩形钢管混凝土,支管为方钢管的T型节点受拉试件,并采用ABAQUS软件对其进行非线性有限元分析,其中主管钢管宽厚比为27,支主管宽度比为0.4。通过非线性有限元数值模拟,分析热点可能出现位置,并采用二次外推法计算得到支主管的应力集中系数。结果表明:PBL加劲型矩形钢管混凝土节点热点出现位置与矩形钢管节点和矩形钢管混凝土节点一致;与矩形钢管混凝土节点相比,PBL加劲型矩形钢管混凝土节点的应力集中系数显著降低,抗疲劳性能明显提高。     

主方支圆内隔板加劲T型节点破坏模式研究

根据箱型柱加劲隔板的构造,提出主方支圆T型管节点采用内隔板进行加劲的措施。通过T型节点静力加载试验,揭示合理的构造措施将使得加劲节点表现为内隔板首先塑性破坏、继而发展至主管上翼缘塑性破坏的模式,加劲节点的极限承载力提高明显,而且具有良好的延性。利用非线性有限元分析,探讨T型节点单内隔板和双内隔板加劲的构造措施、节点破坏...     

N型圆钢管相贯节点力学性能的试验研究

对承受支管轴力和主管轴力的N型圆钢管相贯节点、垫板加强节点、主管填充混凝土节点、主管填充混凝土和垫板加强节点试件进行了试验研究.综合比较了4种节点在破坏模式、受压支管荷载-主管管壁变形关系、主管管壁等效应力分布和极限承载力等方面的差异.试验结果表明,不同加强措施导致不同的节点破坏模式.填充混凝土能显著提高节点极限承载力,而加垫板提高幅度不大,但当主管径向刚度已经很大时,对主管加垫板可能反而降低节点的极限承载力.运用有限元方法对试验节点进行了非线性分析,得到了各试验节点的破坏模式、极限承载力、荷载-变形过程并与试验结果进行了比较.结果显示,二者吻合较好.     

不同加强方式对树状结构空间四分叉铸钢节点抗弯极限承载力的影响

采用ANSYS有限元软件分析树状结构空间四分叉铸钢节点在弯矩作用下,节点内部四分管相交部位设置水平加劲板、节点核心区主分管局部内部加厚、节点核心区主分管局部外部加厚3种不同加强方式对节点抗弯极限承载力的影响。结果表明:在3种不同加强方式下,合理的加强设计均能显著提高节点抗弯极限承载力;节点内部四分管相交部位设置水平加劲板,为提高节点抗弯极限承载力,当加劲板厚度不同时,应在不同部位设置水平加劲板;节点核心区主分管局部内部加厚和外部加厚,在相同加劲尺寸下,节点的抗弯极限承载力相差不超过4%;节点核心区主管局部内部加厚到主管壁厚的1.57倍,分管局部内部加厚到分管壁厚的1.67倍,主管内部加厚长度等于主管直径的0.80倍,分管内部加厚长度为分管直径的1.75倍时,节点抗弯极限承载力显著提高。     

具有内加劲肋的空间多支管的圆管节点性能研究

以上海旗忠网球中心可开闭屋盖的关键节点为工程背景,对主管内部具有加劲肋的空间多支管的焊接节点性能进行了试验研究和数值分析。探讨了复杂管节点试验的加载方法,描述了节点的塑性应变、破坏形式和机理以及加劲肋的构造效应。节点具有较高的承载力,主管内加劲肋的设置有效提高了节点刚度和强度,改变了节点破坏的形式。增加加劲肋的数量或者厚度有助于增强节点强度,但合理安排加劲肋的位置比增加数量更为重要,随着加劲肋数量增多,厚度的作用减弱。     

用外加劲肋加固T型圆钢管节点的试验研究

T型圆钢管节点主管轴向刚度较大,径向刚度较小,当通过支管向主管传递轴向力时,往往因为主管节点处径向承载力不够而发生较大变形甚至破坏,造成对支管强度的浪费。本文提出用外加劲肋加固T型节点,材料和施工成本较低。通过3组不同支管主管外径比的T型圆钢管节点承载力对比试验的研究,结果表明:由于外加劲肋的支撑,加固后的节点塑性区域扩大,节点极限承载力和变形能力提高,但极限承载力和变形能力的增幅随支管与主管外径比的增大而降低。工程中应根据不同支管与主管外径比,合理选择加劲肋尺寸。     

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.     

空间相贯圆钢管节点受力性能试验研究与有限元分析

以武汉天河机场T3航站楼为工程背景,对航站楼屋盖结构中典型空间相贯节点(X+KT形节点)的静力性能进行了足尺试验研究和有限元分析。根据最不利设计荷载工况,对节点试件进行多点同步加载,得到了节点的受力性能、破坏模式和各杆件变形。根据试验节点实测尺寸建立非线性有限元分析模型,对试验节点进行数值模拟,计算结果与试验结果吻合良好。试验结果和有限元分析表明:试验节点具有较高的安全储备,其破坏模式为受压支管根部局部屈曲破坏。由于试验节点存在主管强、支管弱的特点,节点破坏不属于规范规定的主管过度塑性变形的破坏模式,因此规范中的承载力计算公式不再适用,运用有限元分析方法计算相贯节点承载力是一种有效的方法。     

门式刚架转角节点加劲肋设置试验研究及有限元分析

对在门式刚架转角节点处设置斜向加劲肋和无斜向加劲肋的试件进行了试验和有限元分析,对比荷载-位移曲线,转角节点处设置斜向加劲肋的构件承载力比没有设置斜向加劲肋的构件承载力提高了约40%。研究结果表明,在转角节点处设置斜向加劲肋可以提高试件的承载力。实际工程中,当外翼缘受拉时,建议在转角节点处设置斜向加劲肋,防止结构失稳,并能有效改善结构的延性。     

带内隔板方钢管T型节点抗震性能的试验研究

通过2个T型方钢管节点和4个内隔板加劲节点的低周反复试验,研究内隔板加劲节点的破坏模式、节点的承载力、延性变形能力和节点局部刚度的变化规律。试验中2个未加劲T型节点试件在受拉时主管出现剪切破坏、节点延性差。设置内隔板后,节点试件的屈服荷载和峰值荷载明显增大;在受拉状态下,试件达到峰值荷载后的承载力削弱缓慢、试件的变形能力明显增强;在受压状态下,加劲节点的承载能力明显增大,但节点试件节点区焊缝和主管板件的开裂,导致试件的延性有所降低。     

开洞T形圆钢管相贯节点极限承载力研究

为分析开洞T形圆钢管相贯节点极限承载力,确定开洞率对节点极限承载力的影响规律,并给出T形圆钢管相贯节点的开洞设计建议。首先对支管轴心受力T形圆钢管相贯节点的受力机理进行了阐述,建立了参数化节点有限元计算模型,参数包括:支主管管径比、支主管管壁厚度比、开洞率和支管受力状态,并对160个支管轴心受力节点模型进行了非线性有限元分析。结果表明:开洞对支管轴心受拉节点的影响大于支管轴心受压节点;其他条件不变时,支管壁厚越大,极限承载力也越大;满足一定条件时,支管轴心受压T形圆钢管相贯节点开洞率可取到0. 5,而支管轴心受拉节点开洞率只可取到0. 25。     

PEC柱弱轴-H型钢梁节点抗震性能研究

通过对四个设置不同构造的节点试件进行低周反复试验,观察PEC柱弱轴-H型钢梁节点域设置竖向加劲肋后抗震性能的改变和节点域不设加劲肋单纯增加盖板厚度或端板厚度的抗震效果。结果表明,PEC柱弱轴-H型钢梁节点域设置竖向加劲肋后,其破坏形式和节点域关键部位应变分析结果理想,节点的承载力、延性、刚度和耗能能力明显提高,更好地满足了"强节点"的抗震设计要求。在不设加劲肋的情况下,单纯增加盖板厚度节点的破坏形式和节点域关键部位应变分析结果理想,节点的承载力提高,但延性和耗能能力会降低;单纯增加端板厚度节点的破坏形式没有发生改变,节点域关键部位应变分析不理想,节点承载力没有明显改变,延性和耗能能力会降低。