鞍板和环板加劲K形相贯节点承载力试验研究

为研究采用节点板、鞍板、环板加劲的K形相贯节点的受力特性,设计并制作了11个节点试件开展比例加载试验研究,得到其变形、应力分布及破坏模式等受力性能。利用经试验验证的有限元模型,分析了加劲组件和钢管参数对该类加劲相贯节点承载力的影响,并给出了受荷节点的力学模型。有限元分析和试验结果表明,该节点表现出无加劲相贯节点和带鞍板的管-板节点的受力特征,加劲构造能有效提高节点承载力。参数敏感性分析结果表明,增加支管和主管直径比、主管厚度、节点板长度和扇形鞍板圆心角可提高节点极限承载力。给出了极限承载力简化计算方法,计算结果和有限元分析及试验结果吻合较好。     

钢管塔架K型加肋节点的承载力分析

通过试验对1/4加肋K型钢管插板连接节点的极限承载力进行了研究,同时借助有限元分析了主管壁厚,环板宽度和厚度以及不同加肋方式对节点极限承载力的影响。在此基础上根据试验和有限元结果以及节点的破坏模式提出了适用于估算此类节点极限承载力的极限分析模型和建议公式。结果表明:加肋K型钢管插板连接节点的承载力受主管壁厚和环板宽度和厚度的影响较大,且分主管控制和环板控制2种情况来讨论。采用的四铰破坏机理和五铰破坏机理极限分析模型能较好的反映此类节点的受力性能。     

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。     

空间KK型钢管—板节点受力性能分析

针对特高压输电塔结构空间KK型钢管—板节点进行非线性有限元分析,考查了节点的破坏模式和极限承载力。重点分析了腹杆加载比例、几何参数和主管应力比等对空间KK型钢管—板节点极限承载力的影响。结果表明,腹杆加载比例为正时,节点极限承载力随其增大而显著降低;腹杆加载比例为负时,其对节点极限承载力的影响不大;主管应力比对节点极限承载力的影响随腹杆加载比例的变化而对节点的受力性能形成复合影响效应。在此基础上,通过对数值结果的回归分析,并综合考虑各种因素对节点极限承载力的影响,提出了该类节点的极限承载力计算公式。     

空间KK型双弦杆圆钢管搭接节点有限元参数分析与极限承载力计算公式

空间KK型双弦杆圆钢管搭接节点以承载力高、搭接率小以及空间交汇杆件较少的优势应用于空间钢管桁架结构体系。本文采用ANSYS程序中8节点Solid45实体单元对平面和空间圆钢管搭接节点试件进行了非线性有限元分析。在破坏模式、变形过程以及节点极限承载力方面将有限元计算与已有试验结果进行比较,证明运用实体有限元分析法求解节点的极限承载力是一种有效的方法。有限元参数分析重点考察了几何参数和弦杆轴向应力对空间KK型双弦杆圆钢管搭接节点极限承载力的影响。在现有钢结构设计规范的基础上,通过对数值结果的回归分析,得到了该类搭接节点的极限承载力计算公式。研究结果表明:未加劲KK型双弦杆节点的极限承载力略低于未加劲K型单弦杆节点极限承载力,内加劲KK型双弦杆节点的极限承载力明显低于内加劲K型节点极限承载力;内加劲板对平面K型圆钢管搭接节点极限承载力可以起到很好的提高作用,但对空间KK型节点极限承载力提高并不明显。     

K型、KK型间隙方钢管节点静力工作性能的试验研究

为研究多平面直接焊接方钢管节点性能,本文对6个K型和8个KK型直接焊接方钢管节点进行了静力试验研究。通过对节点破坏模式和极限承载力的分析,研究了几何参数(β、g)、支杆作用位置和空间作用对节点极限承载力的影响。采用ANSYS程序中四节点板壳单元对试验节点进行了弹塑性、大挠度有限元分析。将试验数据、CIDECT公式计算结果及有限元计算结果进行了比较。研究结果表明,采用ANSYS分析方钢管节点是可行的。空间作用对KK型方钢管节点承载力有明显的影响,支杆偏离弦杆纵向轴线作用使节点承载力有一定程度的提高。     

新型双钢管并联K形相贯节点的受力性能研究

本文介绍了一种新型的钢管桁架结构的相贯节点形式—双钢管并联K形节点。以有限元数值模拟为主要手段,研究了主要几何参数β、γ、τ、θ、α(具体含义见文中)对极限承载力的影响,并将不同几何参数的节点有限元承载力计算结果与相关规范、文献建议的节点承载力设计公式计算结果进行了比较,同时考察了并联K形节点和平面K形节点受力性能的主要不同。最后,提出了一些K形相贯节点的设计建议。     

K形管板节点受弯承载力试验研究与有限元分析

为研究K形管板节点的受弯承载性能,对其进行静力试验和有限元分析。完成了5组K形管板节点足尺模型静力试验,以主管直径与主管壁厚为主要变化参数,分析参数变化时节点试件在受载过程中的响应及承载力。建立K形管板节点有限元分析模型,研究主管直径、主管壁厚和节点板长度等主要参数对节点受力性能的影响。试验和有限元分析结果表明,K形管板节点的受弯承载力随着主管直径的增大而减小、随着主管壁厚的增加而增大、随着节点板长度的增长而增大。在试验和理论分析基础上,通过数值回归方法提出了管板节点受弯承载力计算式,并验证了其适用性。     

单角钢螺栓连接节点板受压性能及极限承载力研究

通过某特高压输电线路塔架结构中典型的单角钢螺栓连接节点的足尺试验,对节点板的受压性能、破坏形式及极限承载力进行了研究。利用有限元程序ANSYS建立合理的有限元模型模拟节点板的受力性能,并与试验结果进行了对比分析。将试验及有限元模拟结果与现行国内外钢结构规范关于节点板受压承载力计算公式的计算值进行了比较,验证了现行规范公式对于该类单角钢连接节点板受压承载能力计算的适用性。     

木构件钢填板预应力套管螺栓连接的性能参数分析

本文采用ABAQUS建立了木构件钢填板预应力套管螺栓连接节点在顺纹和横纹受力下的有限元分析模型。通过将有限元分析得到的节点极限承载力、极限变形和初始刚度与试验结果进行对比,发现有限元值和试验值相差均在10%以内,从而验证了有限元模型的合理性。基于有限元模型,本文分析了连接中管板摩擦系数、螺杆预应力值以及钢管壁厚对节点荷载变形曲线的影响,具体讨论了上述参数对节点极限承载力、极限变形、极限抗滑移承载力的影响,还对达到极限承载力时节点内部的力分配进行了参数分析。通过参数分析,对节点的合理设计提出了建议。     

圆钢管混凝土K型焊接管板节点受力性能试验

为研究格构式钢管混凝土风力发电机塔架K型焊接管板节点的受力性能,进行了4个圆钢管混凝土K型焊接管板节点的单调静力加载试验和1个空心圆钢管K型焊接管板节点的对比试验,探讨了该类节点的破坏模式、极限承载力以及节点区应力分布和发展规律,研究了各试验参数对节点受力性能的影响。试验结果表明:塔柱内混凝土的填充使得焊接管板节点的破坏模式由节点交汇处塔柱管壁塑性变形失效转变为节点板失效和腹杆失效;节点的极限承载力大幅增加,变形减小;节点几何参数和构造参数的变化对试件受力性能的影响较大;当节点板中部设置加劲肋时,节点的承载力提高,节点板平面外失稳得以避免;当节点极限承载力由腹杆屈曲或屈服承载力控制时,在一定范围内随着腹杆与塔柱管径比和壁厚比的增加,节点的承载力提高。     

H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱偏压性能研究

为提升方钢管混凝土组合异形柱加工制作的便捷性与精度、减小焊接对板件变形的影响，提出了新型H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱(LCFST-H),并研究其偏压荷载下的力学性能。设计了两个试件进行偏压加载试验，建立计算模型开展有限元分析。在验证有限元模型准确性的基础上，分析了H型钢连接板尺寸、方钢管截面尺寸、柱高度等参数对组合异形柱偏压受力性能的影响。结果表明：构件破坏形式为整体弯曲失稳与局部屈曲破坏，达到极限承载力后，单肢柱之间仍能通过H型钢连接板很好地协同工作，具备一定承载能力，体现出较高的延性性能。方钢管截面尺寸和柱高度对其偏压性能影响较大。结合相关规范，给出了H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱单向偏压承载力计算公式，公式计算结果与有限元结果吻合较好。     

钢管混凝土T型节点板有限元模拟研究

应用非线性有限元分析钢管混凝土T型节点板节点的性能.建立钢管混凝土T型节点板节点的有限元模型,模型考虑了焊缝尺寸、混凝土和钢管界面关系.分析计算了荷载作用下节点的应力分布,破坏模式和极限承载力,与试验结果比较证明了模型的可靠性.     

钢管混凝土柱与组合梁端板连接的非线性有限元分析

为了研究钢管混凝土组合框架梁柱半刚性连接的受力性能与破坏形式,本文采用ABAQUS软件建立了钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁端板连接的非线性有限元模型。该模型考虑了材料非线性、几何非线性和复杂接触问题,确定了钢管核心混凝土和楼板混凝土的本构关系模型、各组件的复杂接触关系。研究了组合节点的柱端水平荷载-水平位移关系曲线和破坏形式,并用试验结果验证了计算结果的准确性。进行了大量的参数分析,获得了在正、负弯矩作用下影响组合节点极限承载力和初始刚度的主要参数。研究结果表明:所建立的钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁端板连接的有限元模型具有较好的准确性,可以为半刚性钢管混凝土组合框架的理论研究提供参考依据。     

K形圆钢管搭接节点受力特点及极限承载力分析研究

K形圆钢管搭接节点在大跨空间结构中倍受青睐,但对于此类节点的受力特点和极限承载力及其影响因素至今还存在着诸多疑点和盲区。利用非线性有限元分析方法,对K形圆钢管搭接节点在不同搭接率条件下的受力性能进行研究,分析支主管直径比、主管径厚比、支主管壁厚比以及搭接关系、内隐藏焊缝焊接状况等因素对节点极限承载力的影响,并由模型数据回归出一套平面K形圆管搭接节点的有限元承载力公式。     

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。     

高温下受拉螺栓球节点封板受力性能分析

建立封板弹塑性实体有限元模型,对受拉螺栓球节点封板高温下受力性能进行有限元分析,研究高温下封板的应力分布、极限承载力、破坏模式,研究封板各种几何参数对高温下封板受力性能的影响。研究表明,封板最终发生弯曲破坏,沿厚度方向形成塑性贯通区;增大封板开孔、封板厚度,高温下极限荷载也增大;钢管外径越大,高温下极限荷载越小。运用origin软件对有限元分析结果进行数据拟合,提出了高温下封板承载力折减系数计算表达式。     

负偏心对钢管插板K型节点承载力的影响

对主管规格为φ 219 mm×6 mm有负偏心作用的1/4加肋钢管插板连接的极限承载力进行了试验研究,根据试验结果提出了等效受力模型,在此基础上研究了有负偏心的1/4(1/2)和全环形加强板钢管插板连接的K型节点的主管轴力、主管管壁弯矩和剪力三者之间的相互关系,并利用有限元软件分析了各参数对节点极限承载力的影响,在此基础上提出了此类节点的建议公式并与试验结果进行了比较.结果表明:建议公式表面看是反映两两之间的相互关系,实际上是反映了主管轴力、主管管壁弯矩和剪力三者之间的关系,建议公式能较好的估算节点承载力的上限值.     

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。     

钢管混凝土叠合柱节点环梁受弯承载力计算方法

钢管混凝土叠合柱环梁节点是一种连接叠合柱与钢筋混凝土梁的连接节点,其环梁受弯承载力计算方法有待研究。考虑管外混凝土的轴压作用,采取极限平衡法对环梁破坏隔离体受力分析,对现有钢管混凝土柱节点环梁受弯承载力计算方法进行了修正,使其更加适用于钢管混凝土叠合柱节点环梁,计算结果与静力试验结果对比显示,后者高约28%。根据试验结果研究对公式进行修正,采用ABAQUS有限元静力模型对不同轴压比下环梁的受弯承载力公式进行了验证,对比显示有限元分析结果略高于修正后的计算值,二者吻合较好。结果表明,考虑轴压力修正后的公式可以用于钢管混凝土叠合柱节点环梁受弯承载力的计算,公式计算结果偏于保守。