K形矩管外套强化节点承载力数值分析

矩管桁架在节点区域容易出现主管管壁的局部屈曲和撕裂,针对该问题的强化解决方式,结合某铁路客运站房钢结构工程,提出了矩管桁架节点局部强化的工艺力学性能问题.设计了总共112个数值分析模型,基于微动力阻尼非线性静力方法,分析了K形外套加强节点、无加强节点的力学性能,研究了外套加强的优越性;通过改变节点的设计参数τ,β,研究节点承载力性能的差异,给出外套管构造参数α,D取值的范围及其适用条件.数值分析结果表明,外套加强节点具有良好的工艺力学性能,可供工程设计参考.     

T形矩管节点不同强化方式的力学性能研究

研究了矩管钢管桁架T形强化节点的基本受力特征和性能差异,借助大型通用有限元程序ADINA,建立了无强化与4种不同的强化方式共5组不同构造参数的T形连接节点数值模型,结合节点实际受力状况分别考虑单向轴力、单轴拉压作用以及拉压轴力与水平干扰力组合作用三种工况,进行了极限承载力和滞回性能的数值分析计算,得出外套管强化节点具有相对较好的综合力学性能,可为类似工程节点强化构造设计以及后续矩管桁架强化节点试验研究提供参考.     

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。     

平面K形圆主管方支管节点承载力试验研究与有限元分析

对平面K形圆主管方支管节点的承载力进行试验研究,进行了5个空钢管节点和1个主管内灌混凝土节点的静力单调加载试验。介绍了节点试验方案,考察了节点的受力性能、破坏模式和承载力,给出了试件支管的变形曲线以及折算应变曲线,并对支管壁厚、主管内浇灌混凝土对节点承载力、刚度和延性的影响进行了分析。试验结果表明：现行国内外规范中圆钢管和方钢管节点承载力计算值明显低于试验值,已有的计算公式都不能准确计算圆主管方支管节点的承载力;增加支管壁厚改变了节点的破坏模式并明显提高了节点承载力和延性;主管内灌混凝土虽提高了承载力和初始刚度但延性并没有得到显著提高;圆主管方支管节点区域的变形主要源于受拉支管的局部变形。在节点破坏模式、变形曲线、承载力和塑性发展等方面将有限元计算值与试验结果进行比较,结果吻合良好,可以作为进一步分析的基础。     

采用环口板加强的K形圆钢管节点轴向承载力试验研究

为探究采用环口板加强的K形圆钢管节点轴心承载性能,通过两组共4个K形圆钢管节点试件的轴向承载力试验,研究此类节点的变形和破坏情况;并对支管与弦管外径比β、环口板加强方式等因素对极限承载力的影响以及荷载-位移曲线进行分析。研究表明:节点变形和破坏表现为支管塑性变形、弦管局部凹陷、支管断裂和焊缝开裂;在加载初期,荷载值快速提高,随着作动器位移增大,荷载增长速度变缓,并出现峰值,随后荷载值开始下降;β和环口板加强对节点的极限承载力提高显著,极限承载力分别至少提高了35%和27%。     

平面KT型圆钢管搭接节点有限元参数分析与承载力计算

以平面KT型圆钢管搭接节点的试验数据为基础,从节点破坏模式、变形过程和承载力等方面对节点的非线性有限元建模方法进行校验。研究揭示了贯通直腹杆受压搭接节点的破坏过程和塑性区扩展情况,重点考察了贯通直腹杆受压且内隐蔽部分焊接的搭接节点几何参数和内隐蔽部分焊接与否对节点承载力的影响。有限元参数分析结果表明：腹、弦杆直径比和弦杆径厚比的变化对搭接节点的承载力影响较大,而腹、弦杆壁厚比和搭接率影响较小;内隐蔽部分未焊接明显降低贯通直腹杆受压的搭接节点承载力;KT型圆钢管搭接节点承载力均大于相应的KT型和N型零间隙节点承载力。最后,在N型零间隙节点承载力计算公式的基础上,应用多元线性回归方法拟合出平面KT型圆钢管搭接节点的承载力计算式;该计算式与试验结果吻合良好,且具有较好的连续性和适用性。     

直接焊接KT型搭接方管节点破坏类型的有限元分析

利用ANSYS程序对KT型搭接方管节点的破坏类型进行了有限元分析,主要分析了支杆与弦杆边长比、弦杆宽厚比、支杆与弦杆厚度比对节点破坏类型的影响.分析得出节点主要发生4种类型的破坏:受拉支杆一侧弦杆上表面局部屈曲破坏;弦杆上表面塑性破坏;受拉支杆强度破坏;弦杆弯曲破坏.弦杆无轴压作用时,弦杆宽厚比、支杆与弦杆厚度比越小节点越易于发生第3类破坏,支杆与弦杆边长比为大值或小值时发生第3类破坏的节点均多于支杆与弦杆边长比为中间值的情况.弦杆有轴压作用时,随弦杆宽厚比、支杆与弦杆厚度比增大,节点由较多发生第3类破坏过渡到第2类破坏,最后到第1类破坏.随着支杆与弦杆边长比增大,发生第1类破坏的增多,支杆与弦杆边长比为0.8的部分节点发生了第4类破坏.     

钢结构温室大棚夹箍T形节点极限承载力研究

为研究钢结构温室大棚中常用的夹箍T形节点的力学性能,在分析夹箍T形节点的受力机理的基础上,设计制作了专用夹具,对2种规格的6个夹箍T形节点试件进行抗拉、压性能试验,获得了其破坏模式、荷载-位移曲线和极限承载力;同时采用ABAQUS软件,考虑界面接触与滑移,建立了夹箍T形节点有限元模型,分别模拟其抗拉、压受力过程,并与试...     

KT型相贯节点承载力有限元及设计方法分析

对KT型圆钢管空间相贯节点的极限承载力进行非线性有限元分析,揭示KT型相贯节点的受力性能。结果表明：在支杆轴力大小不同的情况下,随着支杆与弦杆直径比角、腹杆与弦杆直径比屉、支杆与弦杆厚度比τ1、腹杆与弦杆厚度比τ2和弦杆径厚比γ的变化,节点发生弦杆局部屈曲模式、腹杆轴向屈曲破坏和支杆强度破坏3种破坏模式;有焊缝的加强作用,节点承载力有所提高;分析支杆与腹杆轴力不同比值情况下的节点承载力,提出KT型节点承载力简化设计公式。     

主管灌混凝土平面X形圆钢管节点受压承载力试验研究

对6个不同截面几何参数主管中灌混凝土的平面X形圆钢管节点在支管轴向压力作用下的承载性能进行单调加载试验研究。描述了X形圆钢管混凝土节点破坏现象,给出了支管轴力-整体位移曲线、支管轴力-主管管壁变形曲线以及节点区域折算应变分布曲线,并将支主管外径比β、主管径厚比γ和支主管壁厚比τ对节点承载力和抗压刚度的影响进行分析。结果表明：节点初始抗压刚度随着β、γ的增大而提高,而τ对初始抗压刚度影响很小;所有节点试件主管测点都未进入塑性,均为支管根部冠点首先进入塑性,且直到破坏时折算应变一直保持最大;主管灌混凝土使钢管节点承载力明显提高。有限元计算结果与试验结果吻合较好。     

建筑索结构销轴耳板连接节点承载力试验研究和有限元分析

建筑结构中的拉索常采用热铸锚具,通过单耳式或叉耳式连接件与结构耳板销轴连接。而索节点破坏将造成拉索失效,甚至结构连续性倒塌。目前,各国标准中关于销轴连接耳板承载力的计算存在较大差异,中国标准主要参照欧洲标准,但内容尚不完善。为研究若干关键尺寸对耳板承载力的影响,对销接耳板进行单轴拉伸试验,并采用CEN双折线法求得试件承载力;采用弹塑性实体模型进行有限元分析,得到耳板应力分布基本规律。结果表明:耳板端距和中截面单宽与耳板承载力正相关;加焊贴板能有效增强耳板承载能力;耳板应力分布较不均匀,当耳板破坏时远离销孔的材料强度并未得到充分利用。与试验结果对比所得,中国标准的销接耳板承载力计算较为保守,因此在净截面受拉承载力和端部抗劈拉承载力的计算式中提出了有效宽度和有效端距的建议值,并考虑了增焊贴板的作用。     

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。     

复合受力状态下矩形钢管相贯节点的承载力研究

国家游泳中心的矩形钢管相贯节点,除双平面的几何特性外,同时承受轴力以及不可忽视的双向弯矩。本文的目的就是解决此类节点在这种特殊受力状态下的强度校核问题。研究工作以矩形钢管相贯节点在单项受力状态下的计算公式为基础,利用大量的有限元计算结果,回归得出T、TT、K、KT等4种类型节点在复合受力状态下———节点同时承受轴力、平面内弯矩、平面外弯矩中的两项或三项时的承载力计算公式。根据计算结果,本文还讨论分析了各类型节点的失效形态。研究表明,节点校核公式和破坏形态与节点的受力状态及节点的几何因素有关,如轴力的大小、弦杆截面高度及壁厚等。     

复合受力状态下矩形钢管相贯节点的试验研究

本试验研究工作的主要目的是掌握特定节点型式在特定外力条件下的工作性态,并与有限元计算结果进行对比,检验其正确性,为理论公式提供试验佐证。共选择了4个不同型式的节点,分别为K、KT、T、TT型。本文较详细地介绍了在复合受力状态下———同时承受腹杆轴力及弯矩时,4个矩形钢管相贯节点模型试验的过程,包括针对特殊受力形式的试验装置及加载装置的设计、测点布置、加载方案等。对于模型的应力发展过程及试验结果,也逐一进行了分析。试验结果表明,有限元计算的可靠性是有保证的;节点的型式不同,其形态破坏也不同;与节点连接的腹杆愈多且不处于同一平面上,则节点受力愈不利;应特别注意受拉焊缝的质量控制。     

吊索与钢管混凝土拱桥新型节点承载性能分析

吊索与钢管拱的连接节点设计是大桥建设中的一个技术难题,采用新型的外置索座式节点设计,为各国所首次采用.通过有限元方法建模,对终选方案节点进行在多种工况下的承载力分析,研究了其应力分布及变形特征,并提出实施时的改进意见.计算分析结果表明：该方案满足结构承载力和变形要求,施工难度较小,同时与现场原型试验结果吻合也较好.该新型节点工程在实际应用中也取得了良好的效果,可为相关工程提供有益的参考.     

钢骨钢管混凝土柱-钢骨混凝土梁组合节点试验研究

结合钢骨混凝土和钢管混凝土的优点形成钢骨钢管混凝土柱,结合钢梁和混凝土梁的优点形成钢骨混凝土梁,为研究其组合而成的节点的力学性能,进行了两组共4个足尺的钢骨钢管混凝土柱-钢骨混凝土梁组合节点在梁端低周反复荷载作用下的抗震性能试验。以组合柱与组合梁相对强度的变化为参数,设计一组为2个强节点试件,另一组为2个弱节点试件。试验结果表明,该类型的节点整体抗震性能优越,但节点试件的整体受力过程有所不同:强节点在试验初期的强度和刚度比弱节点低,但其滞回曲线呈饱满的纺锤形;节点后期的延性和耗能性能比弱节点优越。相比之下,强节点的设计更符合工程实际。而节点中的内钢骨起到了结构抗震设防的第二道防线的作用。     

中国航海博物馆关节轴承节点承载力试验研究

中国航海博物馆帆体钢结构三铰拱的3个节点及边箱梁底部节点均采用关节轴承节点的形式以满足完全铰接的构造要求。因在不同荷载组合下,节点处可能承受拉力也可能承受压力,使得轴承节点的构造极其复杂。为验证此轴承节点的受力性能和承载力,进行了一个1/2缩尺模型试验和有限元分析。试验结果表明,在3.77倍的设计荷载水平作用下节点没有发生破坏,其极限承载力完全满足设计要求。试验结果和数值分析结果表明,该节点具有足够的安全性,满足工程应用的要求。     

双锥型变截面矩形钢管的试验研究及承载力分析

双锥型变截面矩形钢管是指两端为锥型变截面、中间为等截面的组合矩形钢管构件。首先推导双锥型变截面矩形钢管的强度最不利破坏截面位置的判断公式,阐述双锥型变截面矩形钢管在压弯和压弯扭试验中不同加载方式下试件的破坏模式、塑性区发展过程及承载力结果,并结合大量有限元模型分析,进行不同弯压比下构件承载能力的比较。研究表明,双锥型变截面矩形钢管与等截面构件相比,在弯矩作用下具有更高的承载力,且塑性铰位置避开构件端节点,使整体结构延性得到增强。     

钻（挖）孔灌注桩单桩承载力三维数值分析

利用ANSYS软件按桩侧表面积等效法建立了三维单桩承载力数值分析模型,并推导了一种简便的计算摩擦系数公式,同时给出了ANSYS软件用来模拟桩土共同作用各计算参数的确定方法;结合工程实例并与实测结果比较表明,该法具有一定的仿真效果和计算精度。     

主管内填混凝土矩形和圆形钢管桁架受弯性能对比试验研究

为研究主管内填混凝土对矩形和圆形钢管桁架结构受弯性能的影响及两者区别,进行了矩形和圆形钢管桁架空管、仅受压主管内填混凝土和拉压主管均内填混凝土三种类型桁架的对比试验研究。试验结果表明:矩形截面桁架均发生节点失效,空管桁架为受压主管侧壁鼓曲破坏,仅受压主管内填混凝土和拉压主管均内填混凝土桁架发生受拉主管顶板的冲剪破坏;圆形截面空管桁架和仅受压主管内填混凝土桁架发生空管节点处的主管侧壁鼓曲破坏,拉压主管均内填混凝土桁架为受拉支管受拉断裂破坏。主管内填混凝土有助于提高主管轴向刚度,提高节点强度和刚度及整体承载力,节点承载力按规范计算结果偏于安全,桁架整体变形计算需考虑节点变形的影响。两种截面空管桁架的承载力及变形差异不明显,主管内填混凝土后,圆形截面桁架的整体和节点承载力比相应矩形截面桁架承载力要高,变形能力更好,且节点变形比例更小。