输电铁塔十字组合角钢主材与斜材连接方法试验研究

通过输电铁塔的塔架试验,对十字组合角钢主材与塔身正侧面斜材的两种连接形式进行了试验研究,对组合角钢主材应变进行测量,在此基础上对十字组合角钢轴力、稳定承载力及主材受力不均匀性进行了分析,结果表明:在相同的外荷载作用下,传统连接形式的塔架加载至设计荷载110%时,主材发生失稳破坏,新型连接形式的塔架加载至设计荷载的115%时,主材发生失稳破坏;新型连接形式的十字组合角钢两肢的受力均匀性优于传统连接形式的十字组合角钢;考虑填板布置形式的十字组合角钢稳定承载力计算方法与试验结果吻合较好,计算方法合理。     

Q345十字插板X型钢管节点受压承载力特性研究

介绍了钢管塔结构的横担—主材连接方式,开展了Q345十字插板X型钢管节点受压承载力试验研究;研究了节点的承载力—变形特点、破坏模式,探讨了节点的承载力计算理论,试验研究表明支管受压时十字插板钢管节点发生受压局部屈曲破坏,节点承载力计算值与实验值比较表明日本钢管塔结构的十字插板节点承载力计算理论可以应用于节点的承载力计算,且具有良好的精度。     

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。     

±800kV同塔双回输电线路十字组合角钢塔设计

针对河西走廊通道较为拥挤的区域,对±800 k V同塔双回输电铁塔的荷载取值及结构设计进行分析。±800 k V同塔双回输电铁塔SJ30102的设计采用十字组合角钢的相关研究成果,包括填板布置形式、主斜材新型连接形式、稳定承载力计算方法、填板及螺栓计算方法等。结果表明:随机振动理论计算的横担风振系数不一定大于相应高度处塔身风振系数,风振系数的大小取决于分段质量与迎风面积的比值;采用一字分离式填板塔较采用十字分离式或采用十字焊接式填板塔轻约3%。SJ30102真型塔的7个试验工况验证了十字组合角钢相关研究成果的合理性和可靠性。     

大跨越输电塔足尺单插板钢管连接强度的试验研究

单插板连接是钢管输电杆塔结构的主要连接节点形式之一,具有安装方便、制作简单等优点,节点焊缝和单插板的设置方法是影响连接强度的主要因素之一.本文针对某大跨越输电塔结构的主要连接形式,制作了4个足尺单插板钢管连接节点,并进行了相应连接节点的强度试验研究,考察了单插板连接的承载力～变形特性、失效及破坏模式,以及加栽过程中连接典型部位的应变发展情况.试验表明在轴压力作用下,单插板下侧的钢管应变发展较快,发生了局部外鼓的屈曲失稳;同时,在临近加载结束时单插板发生面外受压失稳.此外,对单插板连接节点的承载力计算方法进行了分析比较,验证了连接焊缝计算节点的连接强度基本能够反应节点强度的特点.     

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。     

输电塔钢管-插板连接节点板承载力研究

输电工程中输电塔架节点通常采用节点板连接的方式,其受力情况非常复杂。通过对5组输电塔架典型节点的足尺试验和有限元分析,考察节点板的受力性能和破坏模式,并利用多参数有限元分析不同破坏模式下宽厚比、无支长度以及节点板构造等主要参数对节点板承载力的影响,提出有(无)加强环板的节点板承载力计算方法,并与试验和有限元所得的结果进行比较。结果表明:基于插板连接的节点板建议计算方法合理有效,具有较好的适用性。     

反复荷载下钢管单插板T型节点承载力特性试验及模拟

结构简单、安装便捷及传力明确的钢管单插板T型节点已广泛应用于特高压及大跨越输电塔等钢管结构,节点设计基本仅限于单调受力强度,而未考虑反复荷载下承载力特性。开展2个不同主管规格单插板T型节点反复加载试验,考察反复荷载作用下单插板节点的承载力–变形滞回特性、破坏模式及影响因素。加载初期T型单插板节点承载力–位移呈线性关系,滞回环所围面积很小,耗能不明显;当达到屈服承载力后节点受压承载力增长缓慢,受拉承载力增长较快,T型单插板节点滞回环所围面积明显增大并较为饱满,呈现出良好的耗能特性;由于节点板与钢管焊接处钢管反复内凹外凸,塑性变形较大,加载结束时主管沿节点板焊缝边发生局部屈曲破坏。开展反复加载承载力特性的数值分析,承载力–变形特性与试验结果接近,非线性模拟分析揭示了反复荷载下单插板节点荷载–变形滞回特性。通过对节点拉压承载力的理论分析,提出合理的设计建议。     

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。     

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...     

方钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点抗震性能分析

基于非线性和再生混凝土损伤因子的塑性损伤本构,建立了外加强环全焊接刚性连接、外套管式端板连接半刚性连接以及顶底角钢全螺栓连接半刚性连接3种形式的方钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点有限元模型,分析了各模型的抗震性能。结果表明:在低周循环加载下,柱内含有支撑骨架且没有穿柱构件时,有利于提高节点域核心再生混凝土的整体性,受力简单;采用外套管约束节点域,核心再生混凝土的应力、应变较小,有利于再生混凝土耐久性的提高;在相同轴压比、梁柱线刚度比的情况下,外加强环全焊接刚性节点承载能力和滞回耗能能力较高,但延性相对较差;顶底角钢全螺栓连接半刚性节点承载能力、滞回耗能能力相对较低,延性较好;外套管式端板连接半刚性节点的极限承载力、滞回耗能能力和延性性能都有良好的表现;在此基础上,对外套管式端板连接半刚性节点进行了荷载-位移影响参数分析。结果表明:轴压比在弹性阶段对节点的影响不大,在进入屈服和塑性强化阶段,随着轴压比的增高,节点的极限承载力和延性下降;在强柱弱梁的前提下,梁柱线刚度比的增加有利于节点弹性刚度和水平极限承载力的提高,屈服后梁柱线刚度比对节点刚度退化影响不大;钢材屈服强度影响主要体现在节点的极限水平承载力上;再生骨料取代率对节点的延性性能稍有影响;外套管和端板的厚度变化在一定范围时对节点的弹性刚度和极限承载力有一些影响,但增幅随着厚度的增加越来越小。     

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。     

平面K形管板节点抗弯刚度研究

对平面K形管板节点的抗弯刚度进行了有限元分析研究。利用参数分析法,重点考察了主管直径D、支主管夹角θ、主管径厚比γ、支主管直径比β、节点板厚与主管壁厚比τp、支主管壁厚比τw、支管插入板的长度与支管直径比ν等几何参数,以及主管与支管的轴向应力对节点抗弯刚度的影响。研究表明:主管与支管的相对几何关系以及轴向应力对平面K形管板节点抗弯刚度均产生影响。在大量有限元算例的基础上,采用回归分析得出了K形管板节点的抗弯刚度计算公式。     

主管内填混凝土的矩形钢管X型节点受拉和受弯性能试验研究

为了解主管内填混凝土对矩形钢管X型节点性能的影响,分别进行4个矩形钢管混凝土X型节点和1个矩形钢管X型节点的受拉和受弯试验,试验主要参数为支主管宽度比β和主管宽厚比γ。试验结果表明,主管内填混凝土能够改善节点受力性能,提高节点刚度和承载力,与矩形钢管节点相同,参数β和γ是影响矩形钢管混凝土受拉和受弯节点承载力的主要因素,β越大、γ越小,矩形钢管混凝土节点受拉和受弯承载力越高,节点刚度越大;由于主管内填混凝土的作用,改变了节点破坏模式几何参数的变化范围,节点破坏模式与矩形钢管节点不同。建议套用相应矩形钢管节点承载力计算公式,依据破坏模式来验算矩形钢管混凝土X型节点的受拉和受弯承载力。     

附加曲线钢板支撑的预制预应力混凝土装配式梁柱节点抗震性能

为研究附加曲线钢板支撑的预制预应力混凝土装配式梁柱节点的抗震性能,对不同截面宽度和不同偏心距离的附加曲线钢板支撑的预制预应力混凝土装配式梁柱节点,以及无支撑装配式梁柱节点对比试件进行低周往复荷载试验研究以及数值模拟分析,研究节点试件破坏形式、承载力、刚度、耗能等变化规律。结果表明：在层间位移角不大于5％时,节点试件具有稳定的受力性能,节点梁端混凝土压碎,同时曲线钢板支撑受弯屈服;曲线钢板支撑可提高预应力装配式梁柱节点试件的承载力、刚度和耗能,随着支撑截面宽度的增加以及偏心距离的减小,节点试件承载力、刚度和耗能逐渐提高;在层间位移角为4%时等效黏滞阻尼系数为0.12~0.20,相对无支撑预应力装配节点提高约2~3倍;在曲线钢板支撑偏心率小于0.3时,节点试件承载力受偏心距离影响较大,偏心率大于0.3时,承载力基本不变。     

钢管填充混凝土对内外法兰节点抗弯承载力特性影响研究

特大型钢管结构(如大跨越输电铁塔等)主材内力及直径均非常大,钢管接长后采用传统刚性法兰连接不能满足承载力要求且不经济。在钢管内外侧均设置连接螺栓,形成钢管内外法兰。并针对钢管填充混凝土与否,设计并制作钢管内外法兰及钢管混凝土内外法兰试件,开展2种内外法兰抗弯承载力性能试验、有限元模拟分析和抗弯旋转轴计算理论研究,考察其承载力特性、传力机理及旋转轴位置。分析加载过程中连接螺栓、钢管及混凝土应变的发展情况,得到法兰啮合面旋转轴位置及内外螺栓内力分布规律。研究表明,钢管混凝土内外法兰受弯时可以避免钢管发生局部屈曲,提高了法兰节点整体抗弯刚度;且随着荷载的增大,法兰板张开,混凝土开裂,螺栓发生颈缩破坏。钢管内外法兰及钢管混凝土内外法兰抗弯承载力设计时,连接螺栓旋转轴位置分别可取距离管中心0.6R,0.8R(R为钢管半径)。     

钢梁-钢筋混凝土柱单剪板连接节点约束弯矩试验研究

钢梁与混凝土柱单剪板连接节点形式简单、施工方便。在单剪板节点结构设计中,通常把该类节点简化成铰接节点,认为其只传递剪力和轴力,忽略梁端弯矩的作用,从而高估了预埋件的承载能力,给结构留下了安全隐患。为了研究单剪板连接节点的受力性能,对3个不同螺栓布置的钢梁-钢筋混凝土柱单剪板连接节点进行了静力加载试验,研究了螺栓数量、螺栓直径等因素对试件破坏模式、荷载-挠度曲线和约束弯矩的影响。结果表明：钢梁-钢筋混凝土柱单剪板连接节点的约束弯矩随螺栓群惯性矩的增大而增大;试件的承载力和刚度受高强螺栓布置数量的影响较大,受螺栓直径的影响较小。在试验研究的基础上,建立了单剪板连接节点的受力简化模型,根据模型给出了约束弯矩计算方法和弹性阶段节点折算偏心距计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

Static behavior of planar intersecting CFST connection in diagrid structure

Intersecting connection plays an important role in the new diagrid structural system for high-rise buildings. To investigate the static behavior of the intersecting connection of concrete-filled steel tubular (CFST) columns, a typical reduced-scale planner connection specimen is tested under monotonic axial compression. The failure modes, force mechanism and bearing capacity of intersecting CFST connections are analyzed further in the follow-up numerical simulation, considering influences of intersecting angle, elliptical plate and ring plate. Test and simulation results prove that, intersecting connection can develop fully plastic deformation and provide sufficient bearing capacity. Parametric analysis indicates that bearing capacity of planar intersecting CFST connection mainly depends on intersecting angle and thickness of elliptical plate, while the ring plate affects that little. Capacity estimation method for planar intersecting CFST connection is proposed basing on the capacity of the critical section which is located near intersecting center for a distance of steel tube radius, and the design suggestions is provided in the end of this paper.     

Q690高强钢板式加强型节点抗震性能研究

在抗震设防区,钢结构节点在具备足够承载力的同时应有良好的转动能力.板式加强型节点不仅能提高粱端的受弯承载力,使塑性铰转移到加强板以外位置,还能有效保证梁端焊缝不发生脆性破坏,提高节点的延性.通过对6个Q690高强钢板式加强型节点进行低周反复加载试验,分析不同加强形式、钢材强度等级和节点域补强措施等因素对节点性能的影响,...