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。     

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。     

轻质高强方钢管轻骨料混凝土加劲X形节点构造和承载力研究

为研制轻质高强桁架节点构造及其承载力,对Q345B方钢管轻骨料混凝土加劲X形节点和基本型节点进行了静力加载试验,考察了支主管间设置加劲板和支主管内浇灌轻骨料混凝土对节点破坏模式和承载力的影响。试验结果表明：加劲节点的破坏模式有加劲板与剪压支管焊缝开裂、剪压支管翼板被加劲板拉开、剪压支管在靠近加劲板外端截面剪压破坏;基本型节点的破坏模式为支主管焊缝开裂;支主管间设置的加劲板明显推迟了节点的屈服和断裂进程,支主管内浇灌轻骨料混凝土有效防止了方钢管屈曲,显著提高了节点承载力,加劲节点的焊缝开裂荷载和极限承载力较基本型节点分别提高63.3%和18.3%。根据加劲X形节点试验破坏模式,推导了考虑加劲板应力传递和扩散效应的方钢管轻骨料混凝土加劲X形节点的加劲板与剪压支管焊缝开裂、剪压支管翼板拉开、剪压支管剪压破坏的力学计算模型和承载力计算式。建议的加劲X形节点的承载力计算式的计算误差为-27.8%～+3.7%。     

平面K型圆钢管混凝土桁架节点力学性能分析

采用有限元分析软件ABAQUS对K型圆钢管混凝土节点与空钢管节点进行计算分析,比较两者破坏形态的差别,并对K型圆钢管混凝土节点各种可能的破坏模式进行分析.在此基础上,分析支管外径与主管外径比β、支主管夹角θ、弦杆轴向压力等参数对圆钢管混凝土K型节点极限承载力的影响.     

K型钢管—板节点受力性能与承载力计算方法

钢管—板连接节点是钢管输电塔常用的节点型式,但目前对其受力性能的研究还不够深入,缺乏相应可供工程设计使用的计算分析方法。采用ANSYS程序建立了K型钢管—板连接节点的有限元模型,对Kim所进行的系列节点试验进行了模拟对比分析,验证了有限元模型的合理性;通过变参数分析考查了K型钢管—板节点受力性能和节点破坏模式,研究了几何参数、主管应力比、加劲构造等对节点极限承载力的影响规律。在此基础上,提出了考虑支管约束作用的K型钢管—板连接节点极限承载力的计算方法,并验证了其适用性。     

焊接残余应力对Y型相贯节点极限承载力影响分析

采用ANSYS的热 结构间接耦合、生死单元技术模拟Y型相贯节点的焊接过程;将牛顿-拉普森法和弧长法结合,求解Y型相贯节点极限承载力,给出求解流程;分析支管外径与主管外径比、支管倾角、主管径厚比等几何参数对Y型相贯节点极限承载力的影响,将考虑和不考虑焊接残余应力的计算结果进行对比分析。研究结果表明:焊接残余应力降低了Y型相贯节点的极限承载力;支管外径与主管外径比β越大,主管的径厚比γ越小,支管倾角θ越小,则Y型相贯节点极限承载力降低越多;结构设计时,保证强度和安全的前提下选择合适的支管外径、主管壁厚和支管倾角,可减小焊接残余应力对Y型相贯节点极限承载力的影响。     

高强度N型搭接钢管节点力学性能研究

采用有限元数值模拟的方法对高强度N型搭接钢管节点的力学性能进行研究.分析了Q460材质的高强度N型搭接钢管节点的破坏模式,考虑了几何参数(支管与主管直径比、支管与主管壁厚比、主管径厚比、节点搭接率)和荷载参数(主管轴力)对节点极限承载力的影响.将有限元计算结果与《钢结构设计标准》(GB 50017-2017)中的公式计...     

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.     

钢管混凝土拱桥K形节点破坏模式及极限承载力研究

建立了钢管混凝土K形节点的精细化有限元模型,基于模型试验数据对有限元模型进行校核,试验值与有限元计算值最大相对偏差为7. 26%,平均相对偏差为3. 72%,说明有限元模型具有较高的精度。采用理论分析和数值模拟方法对钢管混凝土K形节点破坏模式和极限承载力影响因素进行研究,结果表明:钢管混凝土K形节点荷载-位移曲线可分为弹性、弹塑性和破坏三个阶段,破坏模式为受压支管接头局部屈曲破坏和受拉支管接头处主管扯裂破坏;节点极限承载力随着主管径厚比、支管径厚比和支管间隙的减小而变大,随着支管与主管外径比、支管与主管壁厚比、核心混凝土等级的增加而变大,随着支管与主管轴线夹角的增大而先变小再变大,随着主管轴压力水平先变大后变小;节点极限承载力增长系数与节点尺寸缩放系数之间呈正相关,基本呈线性增长,节点极限承载力增长系数变化速度大于尺寸缩放系数,最后提出了钢管混凝土K形节点不同破坏模式的极限承载力建议公式。     

主管中灌混凝土平面X形圆钢管混凝土节点平面内抗弯性能试验研究

对主管中灌混凝土平面X形圆钢管混凝土节点在支管平面内弯矩作用下的极限承载性能进行单调加载的试验研究。实施6个不同截面几何参数的主管中灌混凝土平面X形圆钢管混凝土节点平面内抗弯极限承载力试验。介绍了节点试验方案,描述了X形圆钢管混凝土节点平面内弯曲破坏现象,给出荷载-支管端位移曲线、弯矩-主管局部变形曲线、弯矩-转角曲线以及节点区域应变强度分布曲线,并将支主管外径比β、主管径厚比γ和支主管壁厚比τ对节点平面内抗弯极限承载力和平面内抗弯刚度的影响进行讨论。试验研究结果表明:主管灌混凝土后并没有在主管中形成明显的刚域;在一定参数条件下,主管中灌混凝土的X形圆钢管混凝土节点平面内受弯极限承载力、抗弯刚度均随着β、τ值的增加和γ值的减小而提高;各试件在最大弯矩作用下,所有试件的支管根部测点都进入塑性,主管上大部分测点保持弹性状态;主管中灌混凝土对圆钢管节点平面内抗弯极限承载力有一定的提高,在一定参数条件下提高甚至达到48%,但若实际工程中取欧洲规范弯矩值与支管全截面塑性弯矩值中的最小者计算节点抗弯承载力,在一定的钢管几何参数下不一定是安全的,需要进行深入的有限元参数分析。     

加强型空间复杂节点试验研究

本文对5个加强型空间复杂节点在轴向荷载作用下的受力性能进行了静力加载试验。采用多功能反力加载系统进行加载试验,考察节点的应力分布状况、传力路径和破坏形态。研究表明,合适的插板放置方式不仅能够增加施工便利性,还能够改变节点的传力路径、减少主管的变形,进而大幅度提高节点承载力。5个试验节点均具有一定的安全储备,节点构造方式可行有效。     

Behaviour of Concrete-Filled Double-Skin Circular Hollow Section Cross Joints Under Axial Compression

This paper presents an experimental investigation on concrete-filled double-skin circular hollow section (CHS) cross joints under axial compression. A total of twenty-two right-angled CHS cross joints with different brace to chord diameter ratio (β), inner tube to outer tube thickness ratio of chord (ω) and hollow ratio of chord (χ) were tested, in which eighteen concrete-filled double-skin CHS cross joints were studied for different shapes of inner tube of chord, two traditional empty CHS cross joints and two traditional concrete-filled CHS cross joints were tested for comparison. The joint strengths, failure modes, load-deformation curves and strain distribution curves of all specimens are reported. The effects of brace to chord diameter ratio (β), inner tube to outer tube thickness ratio of chord (ω), hollow ratio of chord (χ), shape of inner tube of chord and concrete strength on the behaviour of concrete-filled double-skin CHS cross joints under axial compression were evaluated. It is shown from the comparison that the ultimate load and initial stiffness of CHS cross joints are significantly enhanced by strengthening the chord member with inner tube and concrete infill. Furthermore, the ultimate strengths are increased with the increase of the β ratio, whereas the ultimate strengths are decreased with the increase of the χ ratio for all types of concrete-filled double-skin CHS cross joints. On the other hand, the ultimate strengths are enhanced with the increase of the ω ratio and concrete strength for all types of concrete-filled double-skin CHS cross joints, but the enhancement is insignificant. The corresponding finite element analysis was also performed and calibrated against the test results. The design equations are proposed based on the test and finite element analysis results for concrete-filled double-skin CHS cross joints, which are verified to be more accurate.     

空间足尺组合式连接节点受力性能研究

以某大型特高压用钢管格构式变电构架工程为背景,对空间足尺组合式连接节点进行空间静力加载试验和有限元分析,着重研究节点的应力应变及位移发展特征、破坏模式和极限承载性能。试验结果表明:设计荷载下,除主管与节点板连接处的端部由于应力集中而出现轻微局部屈服外,节点其他部位仍处于弹性阶段|加载至设计荷载的近190%时,主管受力较大端出现受压“鼓曲”,主管与节点板1（JDB1）的连接处严重“凹陷”,随即支管⑦的插板与JDB1连接处发生受压“失稳”,节点破坏。有限元模型的分析结果,在节点应变发展、荷载-位移曲线、破坏模式、极限承载力等方面均与试验结果吻合较好。该类型节点的构造基本合理,满足设计荷载要求。建立节点承载力的理论分析模型及计算公式,理论计算结果与试验结果、有限元分析结果吻合较好。     

T形钢管混凝土插板连接节点受弯性能研究

采用精细化有限元分析方法对T形钢管混凝土插拔连接节点的平面内受弯性能进行了研究.首先通过与试验结果进行对比,验证了精细化有限元模型的正确性和准确性.在此基础上研究了主管壁厚、支管壁厚、主管形式和混凝土强度对节点破坏模式和承载力的影响.结果表明,钢管混凝土插板连接节点的破坏模式和钢管插板连接节点不同,为主管冲剪破坏和支管...     

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。     

弦管轴向应力对TX型和XX型矩形管节点轴向承载力的影响

管节点通常是弦管和支管都受到轴向力作用,弦管应力可能对节点轴向承载力有显著的影响．本文使用有限元软件ANSYS分析了弦管应力对TX型和XX型矩形管节点轴向承载力的影响,并与相应的平面T型和X型矩形管节点作了对比．采用Lu的方法判定节点承载力．结果表明,弦管拉力对节点承载力的影响可以忽略,而弦管压力则会降低节点承载力,本文计算结果与相关规范有一定差异．     

TX型和TT型圆管节点轴向承载力的影响因素分析

空间管节点几何构形多样,受力复杂,影响其承载性能的因素较多．本文采用有限元软件ANSYS,选用SHELL181壳体单元建模计算,并考虑了焊缝的影响,分析了荷载路径、弦管轴向应力对TX型圆管节点轴向承载力的影响,以及弦管长度和边界条件对TT型圆管节点轴向承载力的影响．     

Experimental and Numerical Study on Complex Multi-planar Welded Tubular Joints in Umbrella-Type Space Trusses with Long Overhangs

A test rig with multi-functional purposes was specifically designed and manufactured to study the behavior of multi-planar welded tubular joints subjected to multi-planar concurrent axial loading. An experimental investigation was conducted on full-scale welded tubular joints with each consisting of one chord and eight braces under monotonic loading conditions. Two pairs or four representative specimens (two specimens for each joint type) were tested, in which each pair was reinforced with two kinds of different internal stiffeners at the intersections between the chords using welded rectangular hollow steel sections (RHSSs) and the braces using rolled circular hollow steel sections (CHSSs) and welded RHSSs. The effects of different internal stiffeners at the chord–brace intersection on the load capacity of joints under concurrent multi-planar axial compression/tension are discussed. The test results of joint strengths, failure modes, and load–stress curves are presented. Finite element analyses were performed to verify the experimental results. The study results show that the two different joint types with the internal stiffeners at the chord–brace intersection under axial compression/tension significantly increase the corresponding ultimate strength to far exceed the usual design strength. The load carrying capacity of welded tubular joints decreases with a higher degree of the manufacturing imperfection in individual braces at the tubular joints. Furthermore, the interaction effect of the concurrent axial loading applied at the welded tubular joint on member stress is apparent.     

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。