Y形直接焊接矩形钢管节点滞回性能试验研究

对钢管结构中常用的Y形矩形钢管节点进行了试验研究。通过对支管施加轴向往复荷载,共对10个直接焊接Y形矩形管节点进行拟静力试验。为研究钢管加工及节点焊接过程中产生的残余应力对节点性能的影响,对其中2个节点进行了去应力退火处理。通过分析节点的承载力、延性比和能量耗散系数,对此种节点的滞回性能进行了深入研究。试验表明：在支管承受轴向往复荷载作用时,总是在支弦管连接焊缝外边缘沿支管侧壁方向切断弦管上壁面,从而导致节点性能的劣化。在弦管上壁面拉裂之前节点耗能性能良好,且退火节点在弦管上壁面拉裂之后仍然有较大的耗能潜力。节点的滞回性能较好,这为在抗震区推广使用管结构提供了有力支持。     

中空夹层钢管混凝土-钢管K形搭接节点抗震性能试验研究

主管为中空夹层钢管混凝土，支管为空钢管的K形搭接节点，按主圆支圆和主方支圆两种形式加工制作了4个节点，对节点两个支管通过同步往复加载，研究主管通过夹层混凝土加强的K形节点破坏模式、承载力、耗能性能等。分析了试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性系数、能量耗散系数等抗震性能指标。结果表明：未加强节点的破坏模式为主管表面塑性破坏，主管夹层灌混凝土的加强节点为支管拉裂破坏；主管夹层灌混凝土提高了节点的刚度和承载力，对于方管尤为显著，但对节点的延性影响不大；相比主圆支圆的未加强试件，夹层灌普通混凝土和粉煤灰混凝土的试件承载力分别提高了43.7%和52.1%，节点累积耗能分别提高了57.6%和64.0%；相比主方支圆未加强试件，夹层灌普通混凝土和粉煤灰混凝土的试件承载力分别提高了66.7%和64.7%，节点累积耗能分别提高了39.8%和21.7%，但主管夹层灌普通混凝土和灌粉煤灰混凝土对节点的加强效果区别不大。利用ANSYS软件对试验试件进行有限元分析，分析结果与试验结果吻合良好，并选用主管空心率、支主管直径比及支管径厚比进行参数分析。分析表明：随主管空心率的增大，节点耗能能力和承载力有所减小；随支主管直径比的增大，节点滞回曲线趋于饱满，耗能能力和承载力提高；随支管径厚比的增加，节点的滞回曲线的饱满度降低，节点承载力和耗能能力均呈下降趋势。     

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。     

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。     

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．     

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。     

采用环口板加强的K形圆钢管节点轴向承载力试验研究

为探究采用环口板加强的K形圆钢管节点轴心承载性能,通过两组共4个K形圆钢管节点试件的轴向承载力试验,研究此类节点的变形和破坏情况;并对支管与弦管外径比β、环口板加强方式等因素对极限承载力的影响以及荷载-位移曲线进行分析。研究表明:节点变形和破坏表现为支管塑性变形、弦管局部凹陷、支管断裂和焊缝开裂;在加载初期,荷载值快速提高,随着作动器位移增大,荷载增长速度变缓,并出现峰值,随后荷载值开始下降;β和环口板加强对节点的极限承载力提高显著,极限承载力分别至少提高了35%和27%。     

X型矩形管斜插板节点轴压性能试验研究

对X型矩形管斜插板节点在插板轴压力作用下的极限承载性能进行单调加载的试验研究。实施10个不同插板的厚度和插板平面与矩形管轴线之间夹角的节点轴压性能试验。介绍节点试验方案,描述X型矩形管斜插板节点在插板轴压力作用下的破坏模式,给出荷载-端位移曲线以及节点区域应变强度分布曲线,并将插板相对厚度(插板与矩形管厚度比值)τ、插板平面与管轴线之间夹角θ对节点轴向极限承载力和延性的影响进行讨论。试验研究结果表明:随着夹角θ的增大,节点轴压极限承载力呈增大趋势;θ为0°时,τ值对节点轴压极限承载力的影响很小;其余夹角θ节点试件极限承载力随着插板厚度的增大而增大;节点应变强度最大均发生在插板与矩形管连接的焊缝端部区域。最大应变强度在此区域的分布不同,则节点的破坏模式不同;IIW规范计算公式中未考虑τ值的影响,而试验中τ值对节点极限承载力有很大的影响,所以规范还有待完善,需要进行深入的有限元参数分析。     

插板加强K型间隙圆钢管相贯节点的极限承载能力非线性有限元分析

应用有限元法,考虑材料非线性和几何非线性,分析计算了K型圆钢管相贯节点(K型)和插板加强K型圆钢管相贯节点(RK型)的承载力,并绘出节点的荷载-位移曲线。比较表明:插板显著提高了K型节点的极限承载力,揭示了K型和RK型节点承载力随弦腹杆夹角、两腹杆间隙的变化规律以及不同几何参数下插板对节点的极限承载力的贡献,可供工程设计参考应用。     

支管灌混凝土平面X形圆钢管节点轴压性能试验研究

为研究支管灌混凝土X形圆钢管节点的轴压性能,对6个不同截面几何参数的支管灌混凝土X形圆钢管节点进行了单调加载试验。介绍了节点试验方案,揭示了节点破坏模式,给出了加载点荷载 端位移曲线、支管轴力-主管壁变形曲线以及节点区域折算应变分布曲线,并将支主管外径比β、主管径厚比γ和支主管壁厚比τ对节点轴压承载力和弹性轴压刚度的影响进行了分析。试验研究结果表明：节点试件均表现出较好延性;所有试件的主管壁最大竖向变形位移都大于0.03倍主管直径,在判定该类圆钢管节点轴压承载力时应该采用极限变形准则;节点轴压承载力与弹性轴压刚度都随着β和τ的增加以及γ的减小而提高;所有试件的支管根部测点都未进入塑性且主管都是鞍点和冠点之间的中间测点首先进入塑性;在试验参数条件下,支管灌混凝土对X形圆钢管节点轴压承载力提高不明显,甚至会降低其轴压承载力。目前GB 50017-2003《钢结构设计规范》公式不能较好地计算支管灌混凝土X形圆钢管节点轴压承载力。     

圆钢管相贯节点滞回特性的实验研究

对两种几何特征的圆钢管空间相贯节点进行了静力单调和反复加载的实验研究,以作为进一步研究钢管桁架抗震性能的基础。设计了专用的加载装置以对试件中的杆件和节点施加较大内力。通过对4个试件的实验,得到了节点滞回特性曲线。研究揭示了这类节点塑性变形沿首次塑性开展方向累积的特点,并指出单调加载曲线可以基本包覆滞回曲线。实验表明,采用相贯节点的钢管结构,其滞回特性取决于节点的滞回行为。对给定节点在反复加载下的变形能力和耗能能力进行了量化评价。     

圆钢管相贯节点抗弯刚度和承载力实验

简述了圆钢管相贯节点抗弯性能研究的必要性和国内外目前的研究状况。以某重点工程为背景 ,实施了相贯节点抗弯刚度和承载力的实验研究。文中详细介绍了试验方案设计和主要试验结果。根据对多种几何参数、荷载工况组合下的节点抗弯刚度的测试 ,表明在一定条件下 ,相贯节点可以作为全刚接抗弯节点看待 ,节点抗弯强度能保证杆件承载能力的充分发挥。     

蜂窝钢梁-焊接环式箍筋砼柱节点抗震受剪承载力

为研究焊接蜂窝钢梁-复合焊接环式箍筋砼柱连接节点的破坏特征和受力性能,进行了4个蜂窝梁贯通型接点、2个外伸式端板连接节点、2个平齐式端板连接节点的低周反复荷载试验。试验表明前三组试件为节点核心区剪切破坏,第四组试件为钢梁翼缘屈服破坏;外伸式端板的约束作用以及高强螺栓预压力的存在,使得节点域混凝土开裂较少,大大改善了节点域的抗剪能力,同时也能增大节点刚度。对节点的抗震受剪承载力进行了分析,并根据试验结果得到了节点核心区抗震受剪承载力计算公式,可供工程实际参考。     

轻型木结构中钉节点试验研究

进行了轻型木结构中木框架剪力墙中面板钉节点的试验研究,先按照美国ASTM-F1575-03的标准对所采用的国产热镀麻花钉做了10个试件的抗弯试验;并按照美国的标准ASTM-F1676-03进行了两类各4组(每组各10个)试件的单向拉伸荷载试验。一类为荷载垂直于木材纹路方向,另一类为荷载平行于木材纹路方向。通过试验发现,面板对钉节点的极限承载力影响最大,而完全采用国产材料制作的面板钉节点具有较高的极限承载力。该试验为国产材料应用于轻型木结构提供了面板与木框架钉节点连接性能的基础资料。     

方钢管覆板及竖向插板加强T形节点受压静力试验

为分析方钢管加强节点的轴压承载能力和破坏模式,对支管与主管宽度比β=0.4和β=0.8的两组覆板加强节点、竖向插板加强节点进行轴向静力加载试验。分析了节点破坏模式、荷载 位移曲线、主管变形及应变,以及加强节点的受压承载机理。结果表明：在支管轴向压力作用下,未加强及加强节点的变形能力都较好,试件在破坏前有充分的塑性发展;覆板及插板加强节点的受压承载能力较对应的未加强试件有显著提高,当β=0.4时加强节点的破坏模式与未加强节点一致,当β=0.8时存在节点过度加强问题,引起支管先于节点破坏;相同β下,覆板加强节点的受压承载力高于竖向插板加强节点;在主管表面屈服破坏控制的情况下,覆板加强节点的承载机理为覆板与主管上翼缘共同屈服,竖向插板加强节点的承载机理为插板扩大了主管上、下翼缘的屈服范围。     

钢骨钢管混凝土柱-钢骨混凝土梁组合节点试验研究

结合钢骨混凝土和钢管混凝土的优点形成钢骨钢管混凝土柱,结合钢梁和混凝土梁的优点形成钢骨混凝土梁,为研究其组合而成的节点的力学性能,进行了两组共4个足尺的钢骨钢管混凝土柱-钢骨混凝土梁组合节点在梁端低周反复荷载作用下的抗震性能试验。以组合柱与组合梁相对强度的变化为参数,设计一组为2个强节点试件,另一组为2个弱节点试件。试验结果表明,该类型的节点整体抗震性能优越,但节点试件的整体受力过程有所不同:强节点在试验初期的强度和刚度比弱节点低,但其滞回曲线呈饱满的纺锤形;节点后期的延性和耗能性能比弱节点优越。相比之下,强节点的设计更符合工程实际。而节点中的内钢骨起到了结构抗震设防的第二道防线的作用。     

节理倾角及连通率对岩体强度、变形影响的单轴压缩试验研究

 利用含一组张开预置裂隙石膏试件的单轴压缩试验,系统地研究节理组的产状和节理连通率的连续变化对张开断续节理岩体单轴压缩强度和弹性模量及应力–应变曲线的影响。试验研究发现：(1) 随着节理连通率的增大,应力–应变曲线的延性增强,由单峰曲线变为多峰曲线;(2) 在节理倾角不变时,随着节理连通率的增大,岩体的峰值强度和弹性模量都逐渐降低,且二者变化规律不完全相同,可采用不同幂函数的倒数来表示,其系数与节理倾角有关;(3) 当节理连通率不是很大时,岩体的峰值强度和弹性模量随节理倾角的变化规律大致相同,节理倾角为90°时岩体峰值强度和弹性模量最高,节理倾角为30°和60°时岩体的峰值强度和弹性模量最低,出现2个极小值。当节理连通率较大时,节理倾角为90°时岩体的峰值强度和弹性模量最高,节理倾角为45°时岩体的峰值强度最低,节理倾角为0°～60°时岩体的弹性模量都很低。对试件破坏过程的进一步分析表明,上述岩体宏观力学特性随节理倾角和连通率的变化规律,与预制节理的闭合摩擦、岩桥内拉伸和剪切裂纹产生及与预制节理组合形成宏观组合破坏面等细观损伤力学机制密切相关。     

Study on spatial effect of concrete-filled steel tubular KK-joints

为研究钢管混凝土空间相贯节点的空间效应,通过精细化有限元模拟对钢管混凝土空间相贯节点的受力性能进行了研究。建模时考虑了材料非线性、几何非线性、钢管与混凝土之间的接触非线性,建立了钢管混凝土KK形相贯节点的精确有限元模型,研究了空间效应对节点承载能力和破坏模式的影响。结果表明：钢管混凝土空间相贯节点的承载力远高于钢管空间相贯节点;钢管混凝土空间相贯节点和平面相贯节点的破坏模式相同,破坏模式有两种,一种是主管管壁冲剪破坏和受压支管屈服联合破坏,发生在支管管壁较薄的情况,另一种是主管管壁冲剪破坏;空间效应对钢管和钢管混凝土相贯节点承载力的影响不同,对于钢管混凝土相贯节点,支管空间夹角60°的节点承载力较平面节点有所降低,在设计时应该考虑空间效应的影响;空间效应对钢管混凝土空间相贯节点刚度影响不大。     

装配式异形柱节点抗震性能试验研究

为了研究新型装配式异形柱节点的抗震性能,更好地推广新节点应用于实际工程,设计制作并进行了2组异形柱节点的拟静力试验。通过观察4个试件的裂缝开展破坏过程,分析每个试件位移、刚度、强度和耗能等抗震指标。结果表明:装配边柱节点与现浇节点的破坏过程和类型基本一致,而两个中柱节点的破坏过程及类型有明显区别;纵筋采用直螺纹套筒和灌浆套筒连接均能够有效传递双向应力,实现钢筋与混凝土的有效传力;叠合板滑移影响装配节点承载力;装配节点的刚度比现浇节点稍低,但因较早屈服,破损位移相近,延性变形优于现浇节点,能够满足基于性能设计的框架结构层间位移角限值2%(生命安全(LS)性能)要求。     

钢管混凝土加固盾构隧道管片接头受力性能试验研究

管片接头是盾构隧道结构的薄弱部位,对结构的综合性能起着控制作用。为了研究其受力性能,开展了8个足尺管片接头试件在正、负弯矩作用下的静力试验,其中4个试件采用钢管混凝土加固,另外4个为对比试件(2个采用传统钢板加固,2个未加固),得到了正、负弯矩作用下不同试件的破坏模式;在用钢量相近的条件下,对钢管混凝土加固和传统钢板加固进行了比较,考察了钢管混凝土截面高度对加固效果的影响。研究表明：正、负弯矩作用下,钢管混凝土加固均能显著提升管片接头的受力性能;正弯矩作用下,钢管混凝土的加固效果全面优于传统钢板加固效果;负弯矩作用下,钢管混凝土加固试件的接头张开量在化学锚栓断裂之前明显小于传统钢板加固试件的;钢管混凝土的截面高度从45mm增至60mm,加固效果并未进一步提升。