环口套管加强型T型圆钢管节点的滞回性能研究

为了提高桁架管节点的承载力及抗震性能,采用环口套管加强方式对管节点进行加强.基于有限元分析环口套管加强型管节点在承受轴向循环荷载作用下的滞回性能.通过分析发现:环口套管加强模型滞回曲线包围的面积显著大于未加固模型滞回曲线所包围的面积.同时,由于环口套管提高了节点相贯部位的主管刚度,使得破坏部位于相贯处的焊趾处转移到了套管两端边缘部位的主管表面.此外,基于有限元计算结果,分析了模型的延性比和能量耗散等抗震性能参数.结果表明:加强型节点的延性比和能量耗散值均有大幅度提高.     

环口板加强型T型管节点滞回性能的试验研究

为了研究环口板加强对T型圆钢管节点滞回性能的影响,分别对一个未加强T型和一个环口板加强型T型圆钢节点进行了循环荷载的拟静力试验研究.试件测试结果表明:由于环口板增加了主管在焊接部位的刚度,改变了管节点的破坏方式,将未加强管节点的焊缝周围破坏转移到环口板周围破坏.基于试验测试得到的两个试件的滞回曲线,发现采用环口板加强的T型圆钢管节点的滞回曲线更加饱满,滞回环包围的面积明显大于未加强的T型圆管节点,说明加强后的圆钢管节点能够更好地抵抗动力荷载.此外,还进行了试件的延性比和能量耗散比分析,发现加强型管节点具有更好的延性.     

环口板加固T型圆钢管节点的应力集中系数

由于焊接钢管结构在焊缝处的刚度具有不连续性,因此,该部位存在很高的应力集中现象。局部高应力的存在,使节点在长期循环荷载的作用下,会产生微小的疲劳裂纹,而疲劳裂纹的扩展最终会导致整个节点的疲劳破坏。在研究管节点疲劳破坏时,主要通过热点应力幅(S-N曲线方法)确定其疲劳寿命。在计算焊缝处的热点应力幅大小时,经常用到焊缝周围的应力集中系数。本文对4个环口板加固T型圆钢管节点试件以及相应的4个未加固试件的应力集中系数进行了试验研究。通过试验测试和结果分析,得到了轴向荷载下环口板加固试件及未加固试件沿焊缝的应力集中系数分布,通过比较发现,环口板加固后的T节点试件的应力集中系数相对于未加固试件有明显减小,说明这种加固措施可以提高管节点的疲劳寿命。     

主管管壁加厚型圆钢管T节点的滞回性能分析

在足尺试件试验研究的基础上,采用有限元软件ANSYS对低周往复荷载作用下的T型圆钢管节点进行了滞回性能分析。所采用的有限元模型分析结果与试验结果进行了对比,两者吻合良好,从而验证了有限元模型的可靠性。在此基础上,对主管管壁加厚节点模型的滞回性能进行有限元参数分析,从而得到加厚参数对T节点滞回性能的影响规律。     

N型圆钢管相贯节点滞回性能的有限元研究

在试验的基础上,采用有限元软件ANSYS对低周往复荷载下的N型圆钢管相贯节点进行滞回性能分析,揭示了该节点具有良好的塑性变形能力.将计算结果与试验结果进行对比,验证了有限元模拟往复试验的可行性,为N型圆钢管相贯节点在实际工程中的应用提供了参考依据.     

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.     

圆钢管空间滞回性能试验

为考察圆钢管空间滞回性能、获得考虑损伤累积的材料本构模型,设计并开展了圆钢管空间滞回试验.试验加载装置可用于空间三向加载.考虑构件长细比及不同空间加载方案的情况,确定了不同截面及长度的30根试件,加载方案为5种.通过试验方案优化,实现了圆钢管空间加载的模拟,并获得了这些试件的荷载位移滞回曲线及典型部位的应变曲线.试验结果表明:圆钢管具有良好的滞回性能,在很大的位移作用情况下,仍能保持良好的耗能能力.为后续开展符合圆钢管截面钢材的本构模型研究奠定基础.     

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。     

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。     

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...     

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。     

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.     

往复荷载下圆钢管混凝土柱的数值模拟

基于圆钢管混凝土柱已有往复荷载试验结果,利用ANSYS有限元分析软件,建立了钢管混凝土柱的有限元计算模型,并对其进行往复荷载作用下有限元分析,得到了桥墩的滞回曲线、骨架曲线.将计算结果与试验结果进行对比,发现计算得到的钢管混凝土柱滞回曲线和骨架曲线与试验结果吻合较好,因此提出一些有关重要参数选取的建议,可供相似问题的钢管混凝土有限元分析参考.     

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。     

局部屈曲对方管截面柱拉压滞回性能的影响

根据有限元模拟的结果,分析了板件局部屈曲对方管截面柱拉压滞回性能的影响。由构件承载力与壁板宽厚比的关系,得出了抗震设计箱形截面柱翼缘板宽厚比限值。     

方钢管混凝土框架加固后的滞回性能试验与理论研究

通过对经过加固后的一榀三层两跨方钢管混凝土框架拟静力试验,分析了低周反复水平荷载作用下加固后的框架的延性性能、强度与刚度的退化以及抗震耗能能力,给出了框架各层位移随反复荷载变化的滞回曲线,并根据顶层滞回曲线进一步得出了框架顶层骨架曲线及相应的恢复力模型.并与原结构各项力学性质相比较,得出加固后的框架的滞回性能、延性指标、耗能能力、强度与刚度退化及抗震能力与原结构的差异.通过观察加固后的框架的延性和耗能能力,得到具体的实验数据以便在实际工程中得到应用.