N型圆钢管加强节点的试验研究与数值模拟

对承受支管轴力和主管轴力的N型圆钢管相贯节点(JD-A)、主管填充混凝土节点(JD-B)试件进行了极限承载力对比试验.综合比较了两种节点在破坏模式、受压支管轴力-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.研究结果表明,对主管填充混凝土能显著提高节点极限承载力.通过计算可知,试验极限承载力与有限元结果的比值在1.02左右,JD-A试件的试验结果与我国规范公式承载力计算结果的比值为1.04.     

平面外夹角对X形圆钢管节点平面外抗弯承载力的影响

为了分析支管与主管平面外夹角(简称面外角)对空间X形圆钢管相贯节点平面外抗弯承载力的影响,建立了节点的有限元模型,确定了节点平面外转角的获取方法,与已有试验结果及规范公式对比后,确定0.07弧度节点转角准则作为节点平面外抗弯承载力的判定方法。根据大量有限元计算结果分析了面外角对空间X形圆钢管相贯节点平面外抗弯承载力的影响,并在已有规范公式基础上,建立了考虑面外角影响的节点承载力计算式。研究结果表明:面外角有利于节点的正向平面外抗弯,但不利于节点的反向抗弯,面外角对支主管直径比小于0.6的节点抗弯承载力的影响较小,但对直径比大于0.75的节点的影响较大,改进后的计算式较好地反映了有限元分析结果。     

X形圆钢管相贯节点的轴向滞回性能

为了研究X形圆钢管相贯节点在支管轴向荷载作用下的抗震性能,进行了节点在支管轴向往复荷载作用下的试验,分析了节点的延性和耗能模式,以及节点轴拉承载力和轴压承载力之间的差异.研究结果表明:节点的破坏模式为相贯线附近主管管壁塑性软化后开裂破坏;节点的轴力—局部变形滞回曲线饱满,表现出良好的变形能力和延性;节点主要通过相贯线附...     

方管平面X型相贯节点承载力的影响因素分析

介绍了相贯节点极限承载力的确定原则,然后用有限元方法对方管平面X型相贯节点承载力的影响因素进行了分析.结果表明,荷载类型、主管的边界条件、加载顺序、主管的轴向拉力对节点承载力的影响可以忽略,而支管的边界条件,主管的轴向压力对节点承载力会产生一定的影响.     

K型钢管-板节点的极限承载力研究

采用有限元分析软件建立K型钢管-板节点有限元模型,验证了有限元模型的合理性,重点研究各个参数对节点极限承载力的影响规律.基于有限元分析结果,在归纳总结了节点板长度与主管直径比(α=L_p/D)、主管径厚比(γ=D/T)、节点板厚度与主管壁厚比(τ_1=t_p/T)、加劲板厚度(t_d)、主管轴向应力比(η=P_v/Af_y)及主支管的加载比例对节点极限承载力影响的基础上,提出带有加劲板的K型钢管-板节点极限承载力公式.     

环口板加固T型方钢管节点在轴压作用下极限承载力的参数分析

为了研究环口板加固对T型方钢管节点在支管承受轴向压力作用下的极限承载力的影响,本文运用前期工作中所采用的有限元模型建立方法,对320个环口板加固T型方钢管节点进行了参数分析。参数包括支管和主管的宽度比β,主管的宽度与厚度比2γ,环口板与主管厚度比τc和环口板与支管宽度比lc/d1。参数分析结果表明:通过对环口板的宽度和厚度进行适当的组合,可以显著提高节点的承载力。然后将有限元模拟得到的极限承载力结果与前期工作中推导出的极限承载力公式的计算结果进行对比,给出了极限承载力计算公式的适用范围。     

XKK型空间相贯节点极限承载力有限元分析

应用有限元分析方法对XKK型空间相贯节点进行全过程屈曲分析,揭示了相贯节点塑性区的扩展过程和节点区应变分布状态及破坏模式。通过对多组不同几何特性的XKK型节点进行对比分析,揭示了影响空间节点相贯承载力的主要参数以及其与承载力的关系,并将有限元计算结果与规范计算结果进行了对比。结果显示:支、主管管径比1β及腹、主管管径比2β的增大可有效提高节点承载力;各杆杆夹角对节点承载力影响较小;杆件径厚比iγ宜控制在一定范围之内。在参考平面X型,K型相贯节点承载力计算公式及相关资料的基础上,提出了XKK空间相贯节点承载力计算建议公式。     

环口板加强型T型圆钢管节点滞回性能研究

为了研究环口板加固对T型圆钢管节点滞回性能的影响,运用有限元方法对环口板加固T型圆钢管节点进行了滞回性能的参数分析.参数包括支管直径与主管直径比β,主管直径与2倍主管壁厚的比γ,环口板厚度与主管管壁厚之比γc,和环口板长度与支管直径之比lc／d1.有限元分析结果表明:环口板加固T型圆钢管节点的滞回性能相对于未加固节点得到了很大的改善.参数β和γ对节点的滞回性能有显著影响.为了改善节点的滞回性能,建议环口板的厚度不宜超过主管厚度的1.5倍,环口板的长度不宜超过支管直径的2倍.     

环口板加固Y型方钢管节点在轴压作用下极限承载力的有限元分析

对支管宽度与主管宽度比β,主管宽度与主管壁厚的比2γ,环口板厚度与主管管壁厚之比γc和环口板宽度与支管宽度之比lw/d1等参数对环口板加固Y型管节点在轴压作用下的极限承载力进行了有限元分析.分析结果表明环口板加固Y型方钢管节点的极限承载力相对于未加固节点得到了很大的改善.为了提高节点的承载能力,建议环口板的厚度不宜超过主管厚度的2.5倍,环口板的宽度不宜超过支管宽度的3倍.     

圆CFRP钢复合管混凝土轴压短柱试验研究

通过对8根圆CFRP(碳纤维增强塑料)钢复合管混凝土轴压短柱和4根圆钢管混凝土轴压短柱极限承载力的试验,研究CFRP对圆钢管混凝土轴压短柱的增强效果.分析了钢管约束效应系数和CFRP筒约束效应系数等对圆CFRP钢复合管混凝土轴压短柱极限承载力的影响.在本次试验的参数范围内,CFRP对圆钢管混凝土轴压短柱极限承载力的提高率近似随着CFRP的增加而线性增加;在其它条件相同的情况下,钢管约束效应系数越大,CFRP对圆钢管混凝土轴压短柱极限承载力的提高率越小.     

圆钢管混凝土K型焊接相贯节点力学性能数值模拟

以圆钢管混凝土K型焊接相贯节点的试验研究为基础,利用试验的相关参数,对该种节点进行了非线性有限元参数分析,以研究这种节点的破坏模式及其应力分布规律.分析中考察了弦杆径厚比γ、腹杆与弦杆管径比β和壁厚比τ等参数对节点承载力、破坏模式以及承载效率的影响规律.分析结果表明:圆钢管混凝土K型焊接相贯节点的承载力、承载效率和破坏模式三者相互关联.当节点发生腹杆失效破坏时,β和τ值对节点极限承载力的影响较大,而γ值的影响很小;在此破坏模式下,节点的承载效率均接近于1.当节点发生冲剪开裂破坏时,γ和β值对节点极限承载力的影响较大,而τ值的影响很小.然而,在此破坏模式下,τ值对节点承载效率的影响较大.另外,对圆钢管混凝土K型焊接相贯节点的承载力计算方法进行了探讨,本文研究成果可为工程实践提供理论依据.     

垫板加强T型圆管节点受压性能的有限元分析

T型圆管节点在支管轴向压力作用下,主管管壁在节点破坏时出现的局部塑性变形随主管径厚比γ的减小而减小;垫板加强T型圆管节点是在支管与主管之间增设一块瓦形板来改善节点的受力性能;本文运用有限元分析软件ANSYS模拟实际节点的受压性能,通过一组试件了解节点几何参数对节点受压性能的影响;认为选择恰当的加强垫板可以使节点承载力获得理想的加强效果。     

X形圆钢管节点平面内受弯滞回性能试验研究

为了研究X形圆钢管节点平面内受弯滞回性能,进行了两个节点在往复平面内弯矩作用下的试验研究.结果表明：两个节点的破坏模式均为相贯线附近焊缝热影响区的主管管壁开裂,开裂前主管管壁经历显著的塑性发展;节点表现出良好的滞回性能;主管管壁塑性变形和开裂后的裂纹扩散成为节点的主要耗能模式,尽管支管根部的塑性变形对耗能也有贡献.对比支主管正交节点(支主管夹角90°),支主管斜交节点(支主管夹角非90°)具有更高的抗弯承载力,并且具有更好的延性和耗能能力.当支主管斜交且夹角较大(大于70°)时,夹角正弦的倒数能较好地反映了支主管斜交对节点承载力的有利影响.     

主方支圆间隙K型相贯节点极限承载力的有限元分析

对27个主方支圆间隙K型相贯节点进行了非线性有限元分析。考察了支管宽度主管直径比、主管径厚比以及支主管厚度比对节点破坏模式和极限承载力的影响，结果可供设计人员参考。     

空间KK型圆钢管相贯节点极限承载力有限元模型研究

对影响空间KK型圆钢管相贯节点极限承载力的各种因素进行了数值研究,并将数值结果和现有的实验数据进行了对比。为建立准确可靠的有限元模型提供了理论依据,以便进行广泛的参数分析。     

空间钢管-板XX型节点静力性能参数分析

采用计算机模拟仿真方法,对空间钢管-板XX型节点进行参数分析。研究了不同的支管加载比例、几何参数和主管应力比对空间钢管-板XX型节点的破坏模式和极限承载力的影响。结果表明：节点板间的夹角不同时,支管加载比例对节点极限承载力的影响规律有很大差异;主管应力比无论正负均会引起节点极限承载力的降低。在此基础上,通过对数值结果的回归分析,考虑了节点板间的夹角和支管加载比例的空间影响效应,提出适用于该类节点的极限承载力公式。     

CFRP环向约束圆钢管混凝土扭转性能试验

目的了解CFRP环向约束圆钢管混凝土的扭转性能,给出其抗扭极限承载力的表达式.方法对4个CFRP环向约束圆钢管混凝土进行了扭转性能试验研究,用当量化法给出其抗扭极限承载力的表达式.结果试件的破坏属于强度破坏;在抗扭极限承载力之前,试件基本符合平截面假定;钢管和CFRP筒可以协同工作.确定了CFRP环向约束圆钢管混凝土的抗扭极限承载力指标,抗扭极限承载力的计算结果与试验结果吻合良好.结论环向CFRP对圆钢管混凝土试件的抗扭极限承载力有一定程度的提高,CFRP环向约束圆钢管混凝土典型的扭矩-转角曲线可分为3个阶段：弹性段、增强段和陡降段.     

高强方钢管轻骨料混凝土桁架加劲T型节点试验

为考察支主管间设置的加劲板构造和支主管截面宽度比对高强方钢管轻骨料混凝土桁架T型节点破坏模式、承载力、连接区应力和应变的分布及演化等受力性能的影响,对加劲节点和常规节点进行了支管轴压静力加载试验.试验结果表明:高强方钢管轻骨料混凝土桁架T型节点的典型破坏模式有连接区主管受压上翼缘凹陷、主管腹板凸曲、主管弯曲、支管侧倾失稳、加劲板屈曲、支主管焊缝开裂和加劲板与支管焊缝开裂等.常规节点的承载力取决于支管根部及其焊缝的承载强度和连接区主管上翼缘的局部承压强度,其荷载-位移曲线形成流塑平台.加劲节点的承载力取决于包括加劲板扩散效应的支管根部及其焊缝的承载强度、连接区主管上翼缘扩散承压强度和加劲板屈曲强度,其荷载-位移曲线呈渐变上升趋势,没有屈服平台.加劲板明显提高了T型节点的承载力,加劲节点的屈服承载力和极限承载力较常规节点分别提高10.0%~40.0％和15.0％~48.3％,加劲节点的承载力随支主管截面宽度比的增加而提高.     

Y型圆钢管节点耐火性能的有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对Y型圆钢管节点在恒载条件下的耐火性能进行了有限元分析。在已有试验研究成果的基础上,建立验证模型并与试验数据相比较,验证了建模方式的准确性和可靠性。根据Eurocode3中对钢材相关属性的描述,建立参数分析模型,分析比较了Y型圆钢管节点的几何参数θ,β,γ和荷载比n对管节点耐火性能的影响,发现随着荷载比的增大,节点的耐火性能大幅降低;相同荷载比条件下,β越大,其耐火性能越好;当荷载比很小的时候,θ越大,其耐火性能越好,但随着荷载比的增加,θ对节点的耐火性能影响变小;γ对于管节点的耐火性能基本没有影响;荷载比n越大,由于钢材膨胀产生的约束反力越小,但却远大于外荷载所引起的反力,严重影响Y型管节点耐火性能。     

KK形圆钢管相贯节点平面外受弯抗震性能研究

为了研究KK形圆钢管相贯节点的平面外受弯抗震性能,对KK形节点进行平面外往复弯矩加载试验,并将KK形节点的试验结果与已有钢管相同的X形节点的试验结果进行对比分析,考察2类节点的平面外受弯性能的差异.试验结果表明:KK形圆钢管节点的破坏模式为主管管壁塑性开裂,开裂后承载力下降缓慢,节点主要依靠主管管壁塑性发展和开裂后的裂...