单角钢连接节点板受压性能试验研究与承载力计算方法

输电工程中输电塔架节点通常采用节点板连接的方式,单角钢杆件受轴向压力作用时,节点板处于偏心受力状态,常规的节点板受压承载力计算方法都是基于双角钢连接轴心受压得到的,与输电塔架节点板的受力存在明显差别。通过对2个输电塔架典型节点进行足尺试验和有限元分析,考察了单角钢连接节点板的受压性能和破坏模式,并利用多参数有限元分析结果,研究了用于单角钢连接节点板受压承载力的计算方法。试验研究表明,单角钢连接节点板受压时出现明显的板面外失稳,且节点板的变形呈现出弯曲伴随扭转的形式。通过对比分析表明,有限元分析结果与试验结果吻合较好。基于柱模型和板模型提出了单角钢连接节点板受压承载力的计算方法,分析表明,两种模型都能较好地预估单角钢连接节点板的受压承载力。     

节点约束对单面连接角钢受压承载力影响试验研究

为了研究节点约束对单面连接角钢受压承载力的影响,设计了一种弹簧支座刀口铰,通过试验研究了120根等边角钢的偏心受压稳定承载力。分析了其最小轴、平行轴布置时的破坏模式、承载力及变形形态,研究了不同节点约束、构造形式对其承载力的影响,并与国内规范进行了比较。研究结果表明：最小轴布置时,构件的失效模式为弯曲失稳,旋转轴介于最小轴和平行轴之间;平行轴布置时,构件失效模式为绕与刀口铰平行的主轴的弯曲失稳;构件长细比小于120时,其承载力主要受偏心控制,偏心越大,承载力越低;构件长细比大于120时,其承载力主要受约束刚度控制,约束刚度越大,承载力越高;采用A、C类连接时,在不同长细比下二者各具优势,但采用B类连接时构件的承载力始终低于采用A、C类连接时的承载力;与规范的对比表明,规范GB 50017—2017和DL/T 5486—2020均未考虑节点构造形式对斜材受压承载力的影响,计算结果存在一定的局限性,研究结论对于工程设计具有一定的指导意义。     

单螺栓单剪连接角钢受拉承载力调整系数

螺栓孔的端距Ld、边距Lz会影响输电铁塔中单颗螺栓连接单角钢构件承载力和其两端节点板尺寸,缩小Ld可降低连接区几何尺寸、减小或取消节点板,增加Ld可提高构件抗拉承载力.目前国内DL/T 5442—2020《输电线路杆塔制图和构造规定》中螺栓Ld、Lz均为固定值.为研究此类构件受拉承载力,进行56、80、90、110四种...     

管板连接轴心受压构件极限承载力试验研究

对5个管板连接构件进行了受压极限承载力试验研究和非线性有限元分析。试验表明,未补强的试件GPC-1,GPC-3和用钢板补强的试件GPC-4,GPC-5的破坏模式均为试件的整体失稳,用焊接空心球补强的试件GPC-2的破坏模式为钢管的局部屈曲。试验结果与有限元计算结果基本吻合。实际工程中应用管板连接构件作为受压构件时,必须加强构件弱轴的刚度,以避免整体失稳破坏,而采用焊接空心球补强是一种有效的方法。     

螺栓连接的单角钢剪切连接

介绍了19个足尺寸螺栓连接的单角钢剪切连接的试验。研究目的是确定与角钢两肢连接的螺栓组的剪切强度。试验中的连接件由两肢等长的角钢和每肢上垂直的一行螺栓构成。角钢单肢宽度为102mm,厚度为9·5mm。螺栓为直径19mm的高强度A325型螺栓,一行有2~8个。观察到的连接件破坏模式为一个螺栓组的剪切断裂。试验发现:支梁的抗扭或抗侧能力对连接件的承载能力影响很大。试验结果表明:现行的北美设计方法适用于少于或等于3个螺栓的单角钢设计。此外,采用屈服线法估算极限强度状态下的连接弯矩。     

一端轴心受压角钢极限承载力分析

一端轴心受压角钢构件广泛用于输电塔结构中,由于受杆件端部约束条件和缺陷的影响,分析压杆的稳定承载力就成为一个非常复杂的问题.解析法分析了四类构件的稳定承载力大小,解析法时采用能量关系,考虑边界约束条件简化问题,理论分析了试验构件的极限承载力,与试验结果对比表明,弹性理论解析解明显高估了构件的承载力,用试验法分析构件受力性能更为安全.     

CFST柱-钢梁单边螺栓端板连接节点极限承载力计算

作为一种新型的节点连接形式,钢管混凝土(CFST)柱-钢梁单边螺栓端板连接在力学性能上表现优异,在工程实践中使用便捷,一直是国际上研究的热点。明确节点极限承载力对预防节点发生脆性破坏起着关键作用。为探索该节点的受力机理,根据各组件的受力特性,通过建立力学模型推导了各组件的极限承载力,再经单因素分析法进行比较从而得到了最终极限承载力。将这一结果与已有试验结果进行对比,表明该极限承载力计算公式具有较好的适用性。     

空间板节点的非线性分析与极限受压承载力研究

本文提出一种改良的网架节点型式一空间板节点。现行规范中板节点的计算方法多是依据强度条件得出的,而当节点板在轴压作用下,可能在达到屈服强度以前就发生整体失稳,因此有必要对板节点的受力性能进行深入分析,提出相应节点的计算方法。本文采用有限元软件ABAQUS建立板节点数值模拟模型,通过变参数分析考察了节点板厚度和无支长度等因素对节点板受压性能的影响,并将结果与现行规范计算值进行对比分析,提出了单面连接节点板极限受压承载力的计算方法,并对其适用性进行了验证。     

带节点板角钢连接梁柱节点试验研究

带节点板角钢连接梁柱节点具有较为广泛的应用,但目前对此类节点的力学性能尚缺乏完备的理论和试验研究,在设计中往往将此类节点简化为铰接连接或其他类型的连接形式。通过试验研究和有限元分析对其抗弯性能进行研究。对具有3种构造形式的带节点板角钢连接梁柱节点分别进行静力试验和滞回试验,得到每个试件的弯矩-转角曲线和破坏形态;利用有限元分析带节点板角钢连接梁柱节点在力学性能上与其他节点形式的不同。     

螺栓球柱节点单向受压承载力研究

螺栓球柱节点是一种适用于无檩网架的新型空间结构节点。简要介绍了5个单向受压螺栓球柱节点的试验过程和试验现象;采用有限元软件ABAQUS建立了受压试件的数值模型,将数值分析获得的破坏模式、荷载-位移曲线与试验结果相比较,验证了数值模型的有效性。定义了节点单向受压承载力的取值准则,同时建立了80个节点数值模型对螺栓球柱节点的单向受压承载力影响参数进行了分析。数值分析结果表明:圆柱筒壁直径越小、壁厚越厚、筒壁高度越高,节点的单向受压承载力越高;与节点相连弦杆的截面宽度越大、长度越小,节点承载力越高;在空心圆柱体顶部增设加劲肋可提高螺栓球柱节点的轴向刚度和承载力。基于理论分析,拟合得到了螺栓球柱节点单向受压承载力的实用计算式。拟合计算式计算结果与试验结果的相对差值百分比均在10%以内,具有良好的工程使用价值。     

装配式梁柱外环板高强螺栓连接节点抗弯承载力研究

采用理论分析、数值模拟分析方法,针对装配式梁柱外环板高强螺栓连接节点的构造参数变化对节点抗弯承载力影响开展研究,分别考虑节点外环板厚度、外环板宽度、外环板圆弧半径、外环板长度等参数对节点抗弯承载力的影响。研究结果表明:有限元数值计算结果与试验、理论分析结果较一致;外环板厚度对节点承载力有明显影响,随外环板厚度增加,节点抗弯承载力提高,延性有所降低,建议外环板厚度取值不宜小于梁翼缘厚度,但不应超过梁翼缘厚度2 mm;增加外环板宽度,对柱节点域有一定加强作用,将外环板宽度限定在合理范围有利于提高节点抗弯承载力;外环板长度对节点抗弯承载力影响不明显,建议外环板长度可满足高强螺栓孔距构造要求下限;圆弧半径对节点应力传递有较大影响,建议外环板圆弧半径与外环板宽度比值为4倍左右。     

输电钢管塔空间KK型管板连接节点极限承载力

空间KK型管板连接节点作为输电钢管塔中最主要的节点型式,其安全性是整个塔架结构安全的重要保证。相比较于平面K型节点,在考虑实际结构中节点空间效应后的KK型节点的受力性能更为复杂。在平面K型管板节点的试验研究基础上,对两类空间KK型管板节点展开参数化分析,重点讨论了节点几何尺寸参数和主管轴压应力比等因素对节点极限承载力的影响变化规律。结合大量有限元参数分析所得计算结果,并综合考虑各种因素对节点极限承载力的影响,提出了空间KK型管板连接节点在主管管壁局部屈曲破坏模式下的极限承载力建议计算方法。     

主次梁高强螺栓连接节点承载力研究

在主次梁连接螺栓设计计算时,附加弯矩的力臂通常取次梁上螺栓群的形心到主梁腹板中心线的水平距离,这种附加弯矩的计算方法与实际受力状态不符。对实际钢结构工程中有代表性的主次梁高强螺栓连接节点进行承载力试验研究,探讨主次梁连接螺栓节点的屈服荷载、极限承载力和极限变形能力。同时,采用有限元软件对多种类型的主次梁高强螺栓连接形式的模型进行考虑接触单元的非线性分析,将试验结果、有限元计算结果与常规分析方法计算结果进行对比,提出主次梁连接螺栓承载力设计计算时更为合理的偏心距取值方法,计算结果与试验和有限元分析结果吻合良好。     

等肢单角钢节点性能研究

采用非线性有限元法和试验方法,研究双向压弯下等肢单角钢的性能。等肢角钢梁两端简支,肢背位于下翼缘,横截面为100mm×100mm×10mm。在梁端施加轴向荷载,在跨中施加竖向荷载。借助ABAQUS软件,通过合理的网格划分、边界条件假定,采用非线性有限元法对试验进行模拟。借助规范和某设计过程,对试验和有限元结果进行分析。     

角钢塔子结构连接节点受力性能研究

输电线路设计中,连接节点多采用节点板并通过普通镀锌螺栓连接而成,且螺栓主要承担剪力作用。相关规范规定了受剪螺栓紧固力矩的下限,但未规定上限。为确定弹性范围和极限范围紧固力矩对节点力学性能的影响,设计了3个足尺主斜材相交的典型节点,分别施加不同范围的紧固力矩并进行加载。结果表明:弹性范围和极限范围紧固力矩只会对节点的滑移阶段有明显影响,对整体节点的极限承载力影响很小。同时为了防止角钢出现冲剪破坏的情况,建议按照《钢结构设计标准》提出的端距不小于2d_0加以解决。节点角钢连接肢的应变普遍大于自由肢应变,主要由于剪切滞后引起的内力不均匀分布现象。受力肢的肢尖处属于受力最薄弱部分,在设计时应给予优先考虑。节点板背面应变普遍要远远高于节点板正面应变,因此加载肢对节点板应变影响更大。从试验破坏现象和应变的影响方面而言,极限范围紧固力矩应予以避免。     

超大承载力端板连接节点螺栓施拧顺序及预拉力松弛研究

超大承载力端板连接节点共布置32颗或24颗螺栓,是一种可以应用于大跨或重载钢结构的新型节点形式。由于该节点形式的螺栓数量明显多于传统构造,节点安装时螺栓的施拧顺序以及施拧后螺栓的预拉力松弛对该节点中螺栓总体预拉力水平的影响比传统节点更为复杂。采用4种不同的施拧顺序对4个足尺超大承载力端板连接节点试件安装过程中螺栓的预拉力进行了分析,监测了施拧完成后65 h内螺栓的预拉力变化。结果表明,相关规范中规定的螺栓施工预拉力要求适用于超大承载力端板连接节点,提出了该节点螺栓施拧顺序的建议以及多螺栓接头中螺栓施工预拉力的确定方法。     

单角钢单面连接时的承载力计算

本文对新订规范中第3.2.2条的内容进行了论述。通过对单角钢压杆单面连接存在的双向压弯和连接约束的受力特性,运用有限单元法分析所建立的稳定承载力理论计算值,与实测值非常符合。这就为新规范仍沿用旧规范按轴心受压杆采用折减系数,考虑双向压弯影响进行计算提供了理论依据。     

异形空心构件螺栓端板连接节点受力机理及性能研究

结合国外某火车站站房钢结构异形构件,采用有限元接触单元研究了十字形端板连接节点的受力特点。首先介绍节点在单向荷载作用下不同位置螺栓的受力情况,并通过改变节点构件的尺寸及螺栓预紧力研究节点不同的失效模式;其次考察节点在往复加载下的受力性能,研究立柱板件厚度、端板厚度及螺栓预紧力的影响。本文的计算结果指出该节点的设计应考虑各构件之间的强度匹配,以保证节点具有足够的承载力及优良的耗能能力。     

木结构钢板螺栓连接节点承载力计算分析及试验研究

为便于木结构工程设计,提出了钢板螺栓连接承载力计算式,并提出了受弯螺栓连接节点承载力上限和下限的计算方法。设计制作了钢填板螺栓连接节点试件,并进行了复合受力节点承载力试验研究。试验结果表明,各受力工况下试验节点的承载力平均值均介于所计算的承载力上、下限之间,且基本等于所计算的承载力上、下限的平均值。从而验证了所提出的钢板螺栓连接承载力计算式和连接节点承载力计算方法的正确性和适用性,为设计提供了可靠依据。     

木结构钢板螺栓连接节点承载力计算分析及试验研究

为便于木结构工程设计,提出了钢板螺栓连接承载力计算式,并提出了受弯螺栓连接节点承载力上限和下限的计算方法。设计制作了钢填板螺栓连接节点试件,并进行了复合受力节点承载力试验研究。试验结果表明,各受力工况下试验节点的承载力平均值均介于所计算的承载力上、下限之间,且基本等于所计算的承载力上、下限的平均值。从而验证了所提出的钢板螺栓连接承载力计算式和连接节点承载力计算方法的正确性和适用性,为设计提供了可靠依据。