平面X形圆钢管混凝土节点平面外受弯性能试验研究

为了解平面X形圆钢管混凝土节点的平面外受弯性能,分别对4个主管填混凝土和4个支管填混凝土的平面X形圆钢管节点进行支管平面外弯矩作用下的试验研究。考察了支管、主管分别填混凝土2种情况下节点的破坏模式和应力分布,并分析了钢管内混凝土对节点平面外抗弯刚度及承载力的影响。试验中支管填混凝土节点出现了主管塑性、支管局部屈曲和支管受拉侧焊缝或热影响区管壁开裂的破坏模式,主管填混凝土节点则发生了支管局部屈曲及支管受拉侧焊缝开裂破坏。主管填混凝土节点与支管填混凝土节点相比,由于主管内填混凝土对于主管管壁的局部变形起到明显的约束作用,明显提高了主管的径向刚度,增大了节点的平面外抗弯刚度。实测节点承载力与欧洲规范计算的空钢管节点理论承载力比较表明,主管内填混凝土能极大提高节点平面外受弯承载力,最大可提高132%;支管内填混凝土可使节点平面外受弯承载力最大提高60%。     

特高压输电线路钢管塔管—插板节点受弯性能

根据/4环、半圆环和全圆环节点形式的试验研究和有限元分析初步探索了钢管插板节点受弯的力学性能,并提出了这种节点的承载力确定方法及简便计算公式,在与日本《输电线路钢管塔制作基准》对比分析中,得出了承载力和不同参数的关系曲线。结果表明：极限承载力不仅与主管壁厚t、管径D、节点板长度B、现时状态下屈服区域内中截面顶部挠度δ有关,更重要的是还和现时状态下的加劲肋有密切相关。承载力计算公式对工程设计有重要的应用价值。     

某火车站钢屋盖焊接球节点静力试验研究

为对某火车站钢屋盖结构焊接球节点承载能力做出评价,选取6个WS450×14焊接球节点进行了单轴拉、压静力加载试验研究,得到了加载过程中节点多个部位的应变值,获取了节点破坏模式,并对该类节点的安全性和富余度进行评价,最后,比较分析了我国现行规范设计公式计算结果和试验值之间的关系,为该类节点的设计提供了参考。     

曲线CHS主钢管X形节点平面内受弯性能研究

为研究曲线CHS主钢管X形节点平面内受弯性能,建立了节点数值分析模型。首先,通过与轴压试验结果对比,验证了所建模型的准确性。进而分析主管曲直径比α、腹主管直径比β、主管径厚比γ对节点平面受弯性能的影响,并将有限元所得节点抗弯承载力与国外规范结果的比值M_(uf)/M_(u1)、M_(uf)/M_(u2)、M_(uf)/M_(u3)进行对比分析。结果表明:当α≤12时,节点抗弯承载力随α增大而降低;而当α12时,节点抗弯承载力基本不变。随β值增大,节点抗弯承载力增大;随γ值减小,节点抗弯承载力增大。美国规范未考虑γ的影响;日本规范所得M_(uf)/M_(u3)值较大,偏安全;欧洲规范M_(uf)/M_(u2)更趋近于1.0。最后选定欧洲规范公式作为抗弯承载力的基准公式,基于有限元结果对公式修正,最终得到CHS主钢管X形节点平面内抗弯极限承载力修正设计公式,供工程设计参考。     

基于钢管控制的插板连接节点受弯性能研究

结合试验研究和理论分析对钢管插板节点受弯性能做了初步探索,以1/4(1/2)环形加强板节点为基础,根据钢管能量理论和虚功原理,推导出基于钢管控制的插板连接节点受弯极限承载力公式,并与日本《输电线路钢管塔制作基准》作了对比分析。结果表明:该理论分析模型的适用性较好,对工程设计有一定的理论意义和适用价值。     

T形圆管相贯节点的抗弯性能足尺试验

介绍了进行T形相贯节点抗弯性能试验的方案设计.试验表明,试件在受弯作用下的破坏模式为节点处发生屈曲变形和支管处焊缝产生裂缝,说明T形相贯节点在一定条件下可以作为全刚性节点来进行设计,但在施工和加工过程中要保证焊缝的质量.     

钢管混凝土桁梁受弯试验研究

针对钢管混凝土桁式受弯构件的整体受力性能,设计并制作了钢管混凝土桁梁试件,进行了四分点对称加载,分析了钢管混凝土桁梁的变形与应变分布模式、破坏模式和承载力等。试验结果表明:钢管混凝土桁梁变形比实腹梁小很多且主要集中于边段;桁梁节点受力复杂,节点承载力是结构承载力的控制因素;弦杆填充混凝土可增大弦杆的径向刚度并约束节点变形,避免发生弦杆钢管塑性失效,从而提高节点承载力。四分点对称荷载作用下,全焊桁梁腹杆实际分担的轴力值小于铰接桁架的计算值,弦杆承受了较大的弯矩;节点破坏前桁梁试件边段腹杆有较明显的剪切变形。     

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。     

预制高强混凝土薄壁钢管桩受弯性能试验研究

本文结合直径400 mm长5 m、直径600 mm长5 m和直径800 mm长15 m的预制高强混凝土薄壁钢管桩的纯弯试验,研究了不同桩径、桩长对预制高强混凝土薄壁钢管桩抗弯性能的影响,同时对预制高强混凝土薄壁钢管桩在纯弯作用下的破坏机理进行了分析,并对《预制高强混凝土薄壁钢管桩》中的预制高强混凝土薄壁钢管桩桩身极限弯矩的计算公式进行了可靠性分析。试验结果表明,预制高强混凝土薄壁钢管桩具有良好的抗弯工作性能,在挠度发展较大的情况下仍能继续承载。然后分析了跨中截面应变的变化规律,弯矩-挠度曲线没有出现下降段,构件体现出良好的延性。最后对预制高强混凝土薄壁钢管桩桩身极限弯矩计算公式进行了验证,经对比,吻合较好,说明使用该公式计算预制高强混凝土薄壁钢管桩抗弯承载力是可行的。     

冷弯薄壁方钢管梁柱节点抗震性能试验及有限元研究

对12个冷弯薄壁型钢方钢管梁柱焊接节点进行了低周往复加载试验及非线性有限元数值模拟分析,有限元分析中考虑双重非线性、初始几何缺陷及焊材的本构模型等因素的影响。将循环荷载下数值计算结果与试验结果进行对比,讨论了试件滞回曲线、极限承载力、节点域应力分布等方面的内容。分析结果表明:(1)数值模拟与试验结果较为接近,极限荷载及极限位移差值在10%以内,所采用的数值分析模型和数值方法可进行冷弯薄壁型钢梁柱节点的参数化分析。(2)改进后的加腋节点极限承载力比常规节点高,极限状态时梁端位移较小;节点的滞回曲线饱满,耗能能力较强。(3)分散焊缝改进型节点破坏前经过循环次数较多,耗能能力较强。(4)轴压比对滞回性能及节点域应力分布有一定影响。     

十字圆管相贯节点平面外刚度性能研究(英文)

简要介绍了十字节点平面外抗弯时的变形机理以及刚度定义,应用大型通用有限元软件ABAQUS对圆管十字相贯节点进行了非线性有限元分析.分别对主管径厚比、支管径厚比和支管与主管的直径比进行单参数分析,研究各自对十字节点平面外抗弯刚度的影响,并综合所有计算结果回归拟合出刚度计算公式.对支管承受压弯作用的十字节点计算分析表明,对于直径比大的节点,压弯作用下较大的轴力会对节点的刚度产生很大的削弱作用.得出了一些有用的结论,对工程应用具有一定的指导意义.     

空间XK型钢管相贯节点极限承载力分析

通过考虑材料非线性和几何非线性,利用有限元方法对XK型空间钢管结构相贯节点的应力分布、塑性区的扩展过程以及节点变形等重要力学性能进行分析,研究了影响钢管节点承载力的主要参数以及这些参数与承载力之间的关系.在参考平面K型节点承载力计算公式以及一些参考资料基础上,考虑多杆件汇交和多轴受力的影响,提出该空间节点形式的承载力计算建议公式,为工程设计提供有益参考.     

空间圆钢管相贯节点极限承载力分析

以塔桅工程中空间圆钢管相贯节点为背景,应用有限元程序对其进行轴向拉、压极限状态的数值模拟.分析节点在荷载作用下局部应力分布、主管鞍点的荷载变形关系,对支管搭接的影响、应力集中系数和节点极限承载力进行探讨,提出在节点区局部采用钢管混凝土改善受力条件的可行性.     

Mechanical behavior research on multi-planar steel tubular joints with inner plate

通过对内置加强板的空间DKYY型圆钢管相贯节点的足尺试验和有限元模拟,分析节点应力和变形的发展过程。结果表明：节点在1.3倍设计荷载作用下保持弹性工作状态,具有较高的安全度,可以满足设计承载力需求,有限元分析较好地模拟了加载试验过程,有效弥补了节点试验测点较少的不足,可用于节点受力性能的全面评估。另外,选取较小的主管径厚比和内置加劲板可提高其径向刚度,确保节点破坏时主管处于弹性工作状态;支管加劲板对支管的弹性刚度没有影响,对其承载能力的影响不大,但可以减小支管的径向变形,局部改变支管的应力分布。该节点的构造设计是合理的,其在设计荷载作用下的受力是安全的。     

钢管输电塔环形加肋节点承载力分析

通过试验对1/4和1/2环形加肋钢管插板连接节点基于钢管控制的极限承载力进行了研究。在此基础上,根据能量理论和虚功原理,提出了适用于估算此类节点极限承载力的分析模型,用数值分析方法得出了节点极限承载力,并与试验结果、有限元和AIJ计算结果进行了比较,证明该理论分析模型的适用性较好。     

钢管混凝土叠合柱节点环梁试验研究

钢管混凝土叠合柱环梁节点是一种连接叠合柱和钢筋混凝土梁的新型节点。针对7个钢管混凝土叠合柱边节点环梁进行了试验研究,其中对2个试件采用单调静力加载试验,对2个变径宽比(环梁半径与环梁宽度的比值)试件和3个变配筋比(同侧环梁环筋面积与框架梁纵筋面积的比值)试件采用低周反复加载试验,研究节点的破坏模式、承载力、节点区钢筋应力分布和耗能情况。结果表明:钢管混凝土叠合柱环梁节点在概念上安全可行,合理的设计可以实现"强节点、弱构件";配筋比越大,节点越易发生框架梁破坏;在一定范围内,节点承载力随着径宽比的减小、配筋比的增大而提高;环梁锚固区附近钢筋应力较大,环梁内外纵筋应力分布不均匀,环梁内纵筋一般不屈服;节点的等效黏滞阻尼系数较大,表明节点的耗能能力较好。     

矩形钢管贯通式节点抗弯性能研究

本文研究矩形钢管贯通式节点的抗弯性能。进行了5组试件平面内和平面外的弯曲试验。通过试验数据和相应的有限元计算,分析了节点几何特征对传力机理和变形的影响。研究指出,管件在节点区的非直接过渡造成的传力路径弯折和应力集中,是造成贯通式节点弱刚度、低强度的主要原因;采用与钢管等壁厚的节点,将使节点屈服承载力低于相连管件的边缘屈服弯矩。本文指出基于弹性阶段刚度评价的节点分类与基于节点承载力极限状态的分类是有区别的。在大量有限元算例的基础上,回归出节点弹性弯曲刚度的计算公式,并提出了适用于一般计算软件的分段变刚度模型。实际工程算例表明,虽然对于某些以稳定控制设计的结构可以采用这类节点,但在结构非线性分析中,必须考虑节点有限刚度的影响。     

竖向荷载作用下插接式Y形钢管混凝土转换节点的承载力试验研究

为实现不同截面形式的斜柱与支柱的可靠连接，提出一种Y形钢管混凝土转换节点，其双斜柱和支柱采用插接式连接。以斜柱钢管壁厚、支柱直径、斜柱插入深度以及斜交区是否设置加劲肋为参数，设计8个双肢方形截面斜柱和圆形截面支柱转换节点，通过竖向荷载下的静力试验，研究其破坏模式、承载力、变形特点和受力机理。研究结果表明：在竖向荷载作用下，插接式节点的核心区能有效传力，其顶面承受局部压力作用，局部压力扩散范围延伸至支柱；斜交区混凝土受约束作用大，对该区域的变形和承载能力有利；斜柱插入深度是影响节点受力性能的关键参数，随着插入深度的增加，节点承载力最大提高18%,钢管首先达到屈服应变和发生局部屈曲的部位改变；斜交区设加劲肋能够提高斜交区的刚度和承载力，使薄弱位置转移。基于试验获得的节点各区域受力特征，提出适用于双肢方形截面斜柱与圆形截面支柱插接式Y形转换节点在对称竖向荷载作用下的承载力计算公式。承载力计算结果与试验结果之比的平均值为0.879,标准差为0.049,计算结果偏安全，离散性较小。