空腹钢管桁架内加劲节点抗弯性能试验研究

上海市某工程中采用了内设加劲肋的箱形截面弦杆与方钢管腹杆直接焊接形成的空腹桁架节点.为考察此类节点在平面内弯矩作用下的静力承载性能,分别进行了腹杆根部有无纵肋的2个对比试件的模型试验和有限元分析.试验结果表明,该类型节点的破坏模式为腹杆根部受拉侧翼缘与弦杆连接焊缝开裂、节点域剪切变形、腹杆受压翼缘局部屈曲等形式;增设纵肋可以阻止腹杆根部受压翼缘局部屈曲的发生,并使节点域腹杆翼缘上沿杆轴方向的应力分布更均匀,但是该措施降低了节点的变形c能力.与无加劲节点承载力公式值比较结果表明,该类节点的承载力有显著提高.     

国家体育场焊接方管桁架双弦杆KK型节点试验研究

正在建设的国家体育场两两斜交的主桁架构成了许多双弦杆焊接方管KK型节点,该节点连接焊缝密集,构造极其复杂。本文对这种在管结构中较为独特的节点进行了1∶4的缩尺模型承载力试验研究,详细介绍了节点的试验方法和结果,讨论了节点的受力性能、破坏模式以及节点内部加劲肋的作用。研究表明该节点的构造措施较完善可靠,节点具有较高的承载力。节点的薄弱部位处在受压腹杆端部,发生局部屈曲。弦杆内部纵横向加劲肋的设置有效地增强了节点强度和刚度。腹杆端部的局部放大改善了腹杆向弦杆的传力,降低了应力集中。     

国家体育场桁架柱外柱节点试验研究

国家体育场焊接箱形截面桁架柱外柱节点中采用了内设加劲肋的K型搭接节点,且部分节点与次结构腹杆相连接。为考察此类构造复杂的桁架外柱节点的静力承载性能,分别进行了无次结构和有次结构外柱节点的1∶4缩尺模型试验和有限元分析。本文详细介绍了节点试验的试验方法和结果,给出了节点的应变发展规律、受力性能和破坏模式。试验结果和有限元分析结果表明,采取了内设加劲肋等加强措施的桁架柱外柱节点具有较高的承载性能,节点强于杆件。     

国家体育场桁架柱内柱节点设计研究

国家体育场钢结构桁架柱的内柱节点杆件数量多,几何关系复杂,是结构受力的关键部位。本文提出大尺寸焊接薄壁菱形截面内柱节点的几何构型方法,使菱形内柱与腹杆同宽,可以适用于任意角度腹杆相交的情况。在内柱节点域内设置横向加劲肋与局部竖向加劲肋,可以有效地增强节点的刚度,实现“强节点”的设计理念,确保节点构造的可靠性与经济性。通过合理设置拼接焊缝位置以及采用整板切割等方式,有效地控制焊缝的数量与位置。采用有限元法研究节点的受力形态,通过合理调整板件厚度,避免节点出现应力集中。     

大跨度钢-混凝土组合桁架铁路桥端节点模型试验研究

钢-混凝土组合桁架梁上弦端节点受力复杂,有必要通过模型试验对其钢-混上弦节点的应力应变状态及工作性能进行研究,探索组合桁架上弦节点合理构造和承载力。介绍节点模型的设计、加载过程和测点布置等;重点通过对试验结果分析和有限元计算的比较,得出弦杆应变和节点板应力的分布规律,通过绘制弦杆荷载-水平位移曲线,对节点的非线性受力行为进行研究,得出节点整体的受力性能。研究表明:钢-混凝土组合桁架节点受力合理,节点承载力安全储备较高,满足铁路桥梁设计要求,PBL连接件抗剪能力良好;节点板是受力的关键部位,加设节点板加劲肋可以有效提高节点屈服后强度,但对极限荷载的提高作用不大。     

国家体育场桁架柱内柱多腹杆焊接节点性能研究

对国家体育场钢结构桁架柱的节点进行了比例为1∶5的缩尺模型试验研究和有限元分析。该节点为主桁架梁与桁架柱的连接节点,由1根菱形内柱与11根箱形截面腹杆形成的复杂空间管节点,并且节点内布置了许多加劲肋。论文介绍了节点的试验方法,描述了整个加载过程中节点行为和最后的破坏模式。从节点受力性质、构造、几何尺寸等角度,讨论了节点的破坏机理。研究表明节点的薄弱环节出现在受压腹杆,发生局部屈曲。弦杆内设置加劲肋是防止弦杆板件塑性破坏和局部屈曲的有效构造措施。论文提出了实际结构中该节点设计和制作时应采取的措施。     

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。     

敞开式连续钢桁架节点设计与分析——以赣州螺溪洲大桥为例

常规钢桁架桥梁上部存在较多的横联及平联,影响桥梁的通透性及景观效果,而敞开式钢桁架桥能较好解决这一问题,使其在城市桥梁中得到更广泛应用。以赣州螺溪洲大桥为例,对大跨径敞开式钢桁架桥的整体受力性能进行分析。在整体分析基础上,选取受力最不利的隔离体模型进行局部有限元分析。局部模型上部最大等效应力出现在斜腹杆与竖腹杆的节点板连接处,局部模型下部最大等效应力出现在主梁纵向支座加劲肋与横隔板交界处,且应力峰值均小于钢材屈服应力。故应重视大跨径敞开式钢桁架桥节点应力集中部位的设计,也为同类型桥梁的节点设计和分析提供一定参考。     

冷弯薄壁型钢屋架受力性能及杆件计算长度研究

为研究低层冷弯薄壁型钢结构屋架的受力性能,对两个不同构造形式的屋架足尺试件进行了受弯性能试验研究,考察了冷弯薄壁型钢结构屋架的工作原理和破坏模式。试验结果表明：钢桁架的破坏主要是支座处节点连接的破坏,而杆件没有发生屈曲,不属于强度破坏。采用非线性有限元分析方法对钢结构屋架进行了变参数分析,结果表明：钢材强度、截面形式以及钢材厚度对桁架承载力都有较大的影响。采用柱挠度曲线(CDC)法分析了节点连接半刚性对冷弯薄壁型钢桁架压杆计算长度的影响,研究表明,冷弯薄壁型钢桁架压杆半刚性连接的计算长度与节点转动刚度和构件自身刚度有关,建议受压弦杆、端斜腹杆以及端竖腹杆平面内计算长度系数取为1.0,受压腹杆平面内计算长度系数取为0.9。     

复杂空间桁架节点抗震性能试验研究及有限元分析

桁架转换层被广泛应用于高层建筑中,以实现结构形式的垂直转换,多榀桁架交界处的节点,其受力性能对整个桁架的安全性影响较大。结合工程实例,对上海市长宁来福士广场东部裙房桁架转换层中的两处复杂节点进行1∶4缩尺模型试验和有限元分析,研究了节点的承载力、应变发展、受力性能和破坏模式。试验结果和有限元分析表明：节点具有较高的承载力和良好的耗能能力,满足设计要求;节点腹杆板件端部的尺寸放大,改善了腹杆的轴向传力,降低了应力集中。节点的薄弱部位位于型钢混凝土柱与弦杆翼缘的交界处,节点发生破坏时,弦杆和腹杆基本没有进入屈服状态。