N型圆钢管加强节点的试验研究与数值模拟

对承受支管轴力和主管轴力的N型圆钢管相贯节点(JD-A)、主管填充混凝土节点(JD-B)试件进行了极限承载力对比试验.综合比较了两种节点在破坏模式、受压支管轴力-主管管壁变形关系、主管管壁等效应力分布和极限承载力等方面的差异.研究结果表明,对主管填充混凝土能显著提高节点极限承载力.通过计算可知,试验极限承载力与有限元结果的比值在1.02左右,JD-A试件的试验结果与我国规范公式承载力计算结果的比值为1.04.     

木结构主次梁新型挂钩件连接节点的受力性能

为研究新型木结构主次梁新型金属挂钩件连接节点的受力机理,参照ASTM针对挂钩件的测试标准,进行了8个模型的竖向加载静力试验,得到了节点承载力与主、次梁相对变形曲线和2种典型破坏模式.建立了新型挂钩件节点的ABAQUS三维实体有限元模型,与试验结果和试验现象对照,验证了有限元模型的准确性.采用该模型对挂钩件节点进行参数分析,研究了挂钩件翼缘厚度和宽度对节点抗剪极限承载力和刚度的影响.对挂钩件节点进行详细受力分析,提出了该新型挂钩件节点的简化受力模型,推导了节点的极限承载力计算公式和破坏模式的判别方法,与试验结果吻合良好.     

基于总应变裂缝本构的矩形钢管-钢管混凝土组合桁架静力性能分析

基于约束混凝土的总应变裂缝本构模型,利用大型通用有限元程序MIDAS/FEA建立了空钢管桁架、钢管-钢管混凝土组合桁架和钢管混凝土桁架的有限元模型,进行约束混凝土本构模型的有效性验证及试验桁架静力性能分析。结果表明,文中有限元模型能较好地反映钢管-钢管混凝土组合桁架的静力性能,可以对影响组合桁架静力性能的各种参数进行分析。桁架破坏均发生在节点部位,但节点失效模式不同,主管内填混凝土改变了节点的失效模式。桁架的极限承载力均受到节点控制,主管内填混凝土能够有效提高桁架节点的强度和刚度,从而提高桁架的承载能力,减小桁架的整体变形。     

圆钢管混凝土K型焊接相贯节点力学性能数值模拟

以圆钢管混凝土K型焊接相贯节点的试验研究为基础,利用试验的相关参数,对该种节点进行了非线性有限元参数分析,以研究这种节点的破坏模式及其应力分布规律.分析中考察了弦杆径厚比γ、腹杆与弦杆管径比β和壁厚比τ等参数对节点承载力、破坏模式以及承载效率的影响规律.分析结果表明:圆钢管混凝土K型焊接相贯节点的承载力、承载效率和破坏模式三者相互关联.当节点发生腹杆失效破坏时,β和τ值对节点极限承载力的影响较大,而γ值的影响很小;在此破坏模式下,节点的承载效率均接近于1.当节点发生冲剪开裂破坏时,γ和β值对节点极限承载力的影响较大,而τ值的影响很小.然而,在此破坏模式下,τ值对节点承载效率的影响较大.另外,对圆钢管混凝土K型焊接相贯节点的承载力计算方法进行了探讨,本文研究成果可为工程实践提供理论依据.     

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。     

竖向荷载下套管节点装配式交错桁架受力性能研究

为研究竖向荷载下桁架与方钢管混凝土柱套管节点装配式交错桁架的受力性能,按实际受力和等强原则设计了2种不同套管节点形式的1/2比例缩尺交错桁架模型试件,并对其进行了竖向静力加载试验研究,得到了试件的破坏形态、承载力、刚度以及应变分布规律.采用ABAQUS建立了试验试件的有限元模型,以轴压比和混凝土强度为参数,研究了其对交错桁架承载力的影响.结果表明:与按实际受力设计节点的交错桁架结构相比,按等强设计节点的刚度和承载能力都较大,节点宜按等强设计;减小轴压比或提高混凝土强度均会提高结构竖向极限承载力,但差别不大.     

钢管混凝土柱-箱梁内加劲节点的性能研究

上海光源工程屋盖体系中的箱形截面梁与下半部分插入钢筋混凝土框架柱、内部设置加劲肋且填充混凝土的圆钢管焊接形成钢管混凝土柱-箱梁节点.对该节点进行了大比例试件的静力加载试验,考察了节点的受力性能和破坏模式.试验结果表明试件的破坏模式为梁根部截面的弹塑性局部失稳破坏,且在发生严重的局部失稳后仍然能够继续承载,节点变形能力良好,满足节点承载力高于构件承载力的要求.非线性有限元分析进一步表明,简化的悬臂梁模型能较准确地模拟节点中相应梁的受力性能,梁倾斜放置且根部平齐时对梁承载力的提高有利.     

空间KK型钢管—板节点受力性能分析

针对特高压输电塔结构空间KK型钢管-板节点进行非线性有限元分析,考查了节点的破坏模式和极限承载力。重点分析了腹杆加载比例、几何参数和主管应力比等对空间KK型钢管-板节点极限承载力的影响。结果表明,腹杆加载比例为正时,节点极限承载力随其增大而显著降低;腹杆加载比例为负时,其对节点极限承载力的影响不大;主管应力比对节点极限承载力的影响随腹杆加载比例的变化而对节点的受力性能形成复合影响效应。在此基础上,通过对数值结果的回归分析,并综合考虑各种因素对节点极限承载力的影响,提出了该类节点的极限承载力计算公式。     

轴压T形钢管混凝土芯柱试验与有限元分析

目的 研究不同钢管直径对T形钢管混凝土芯柱轴压力学性能的影响,分析试件的破坏形态及钢管、核心混凝土、外围混凝土的应力分布破坏情况.方法 对3个不同钢管直径的T形钢管混凝土芯柱进行试验研究,在选择合理的材料本构模型的基础上,利用有限元软件建立3个试件的有限元模型并对其做轴压下的模拟.将3个试件的轴压极限承载力的试验值、模拟值、理论计算值进行对比.提取试件的破坏形态和钢管、核心混凝土、外围混凝土的应力、应变云图并进行分析.结果 在研究的范围内,钢管直径越大,极限承载力越大.3个试件轴压极限承载力的试验值、模拟值比较接近,试件模拟的破坏形态与试验的破坏形态较吻合,明确了T形钢管混凝土芯柱的钢管、核心混凝土、外围混凝土的破坏机理.结论 为全面研究T形钢管混凝土芯柱的力学性能打下了基础.     

框架组合梁柱节点的非线性有限元分析

应用有限元分析软件ABAQUS,对钢管混凝土柱-钢混凝土组合梁框架节点的性能进行了非线性有限元分析研究.钢管和型钢梁采用了实体单元和壳体单元两种单元模拟,组合梁的混凝土翼板和钢管混凝土柱中的核心混凝土采用了实体单元模拟,钢筋则采用了桁架单元模拟.同时制作了节点模型进行试验研究,利用试验结果对有限元分析进行了校核.分析表明,组合节点的极限弯矩承载力有限元分析结果低于试验结果,最大偏差为11%,对于评估节点极限弯矩承载力的结果是偏于保守的;在梁端荷载作用下,组合梁柱之间存在着相对转动,有半刚性特性;在组合节点刚度影响因素的几何参数中,钢梁的截面高度、混凝土翼板的等效宽度和厚度影响相对较大.     

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。     

方圆相贯内隔板加劲T型和K型节点破坏模式和极限承载力的研究

根据箱型柱内隔板加劲的原理,提出了方、圆相贯T型和K型节点内隔板加劲的措施.通过T型节点的对比试验,证明了内隔板加劲节点仍表现为主管表面塑性破坏的模式,节点的极限承载力较非加劲节点提高明显,同时也表现出良好的延性.在试验分析的基础上,通过数值分析探讨了T型、K型节点内隔板加劲板的位置、数量、加劲板的宽度和厚度对节点破坏模式和节点极限承载力的影响,提出了内隔板加劲板的构造要求和节点极限承载力取值等设计参数,避免了盲目加大加劲板尺寸对节点破坏模式的影响,具有重要的理论意义和工程意义.     

主管内填混凝土对矩形钢管节点受力性能的影响

为研究主管内填混凝土对矩形钢管节点受力性能的影响,探讨主管内填混凝土矩形钢管节点的受力机理,对比分析了主管内填混凝土矩形钢管节点和空钢管节点的受压、受拉和受弯性能,结果表明主管内填混凝土能够改善节点的受力性能,显著提高矩形钢管受压节点的承载力,受压节点的破坏模式转变为横向局部承压破坏;对矩形钢管受拉节点承载力提高不明显...     

中美欧圆钢管相贯节点设计方法比较

对中国、美国和欧盟钢管节点设计规范做了深入研究,从节点分类、破坏模式和极限承载力方面进行了详细的分析比较,并结合工程实例给出了设计建议：增大壁厚是提高节点承载力的最有效的方法之一,增大支管与主管管直径的比值可提高节点承载力。     

CFRP网增强复合砂浆加固不同轴压比 框架节点的抗震性能研究

采用4个1:2缩尺比例的十字型RC框架节点试件,1个为对比试件、3个为加固试件,在不卸轴压力情况下采用CFRP网增强的高性能复合砂浆对试件进行加固。通过试验研究与数值模拟相结合的方法,探索了该加固法加固框架节点的效果,重点研究了轴压比变化对加固效果的影响,包括加固试件的破坏形式、承载力和延性、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力等。研究结果表明:采用CFRP网增强的高性能复合砂浆加固框架节点是一种有效加固方法,且在一定的轴压比范围内,加固试件耗能能力、极限承载力随轴压比的增大而提高,但其极限位移、延性性能随轴压比的增大而降低。加固节点抗剪承载力的数值模拟结果同实验结果符合度较高,验证了此次建模具有较好的可靠性。     

输电塔K型纵板加劲相贯节点抗压承载力研究

特高压大跨越输电塔采用的纵板加劲节点研究一直较为滞后,设计过程中始终未考虑加劲对节点承载力的影响,中国规范也尚未有明确的计算方法.为此,重点针对K型纵板加劲圆管相贯节点开展系统弹塑性极限承载力研究,结合各几何参数变化,统计分析节点的极限承载力,进一步基于节点塑性区扩展过程,探寻其失效模式并揭示破坏机理;从设计角度总结各参数对节点极限承载力的影响规律.通过多元线性回归,确定了节点极限承载力计算公式,提出纵板加劲节点的承载力修正方法.与数值分析结果对比表明简化公式具有较好的精度,可有效简化计算纵板加劲相贯节点的承载力设计值,指导大跨越输电塔工程的节点设计.     

等宽K型间隙方管节点静力工作性能的研究

焊接矩形管结构设计中的关键问题是节点的受力性能。利用非线性有限元分析方法，采用典型节点分析与较大规模几何参数分析相结合的研究手段，对等宽K型间隙方管节点的静力工作性能进行了研究。不仅跟踪了节点荷载－位移曲线的全过程，而且全面考察了主要参数对节点刚度、极限承载力、变形、失效模式等方面的影响，并将分析结果与CIDECT公式计算结果相比较，得出控制此类节点的失效模式主要是弦杆的整体 剪切失效、“有效宽度”失效、腹板局部承压破坏以及这几种破坏形式的混合模式。     

地铁隧道衬砌管片承载力试验及计算方法

对3片1∶1衬砌管片进行了承载力试验,分析了试验加载方式和配筋率对钢筋混凝土衬砌管片破坏机理、极限荷载的影响。试验结果表明,轴力作用可以有效提高衬砌管片的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载;衬砌管片屈服荷载和极限荷载随配筋率的提高而提高,但提高幅度不大,而配筋率的提高对开裂荷载基本无影响。根据衬砌管片偏心受压破坏模式,给出了衬砌管片偏心受压承载力实用计算公式。     

铝合金毂式节点轴向拉压受力性能有限元分析

为探究空间结构体系中铝合金毂式节点受力性能,采用非线性有限元软件ABAQUS建立了25个不同尺寸的铝合金毂式节点精细化数值模型研究其受拉和受压性能,并分析了毂体槽间距、齿间距、齿宽度、齿深度等因素对节点受力性能的影响.分析结果表明:节点受拉承载力主要由毂体与杆件嵌入部分之间凹凸齿槽承担;改变主要参数,节点受拉极限状态共出现毂体凸齿弯剪破坏、毂体最内侧槽部弯剪破坏、毂体最外侧槽部弯剪破坏和毂体凸齿剪切破坏4种破坏模式;在研究范围内增大毂体槽间距和齿宽度,节点抗拉极限承载力增加71.3%和112.9%;节点受压极限状态主要为失稳破坏,主要参数的改变对其承压性能影响较小.最终给出研究范围内节点抗拉极限承载力公式和设计建议.     

组合锤置换墩极限承载力计算方法

为研究组合锤置换法加固软土地基的承载性能,需建立置换墩的极限承载力计算模型并验证该计算方法的可行性.首先,进行室内模型试验,研究置换墩墩体形态和墩体破坏模式.其次,在模型试验的基础上,根据能量法建立置换墩极限承载力的计算模型,代入模型相关参数,基于GA_PSO优化算法在Matlab平台研究各参数对墩体极限承载力的影响.试验和计算结果表明:置换墩典型的墩体形态为一轴对称的旋转体,纵向剖面为上大下小的梯形截面;极限状态下墩体的破坏模式为鼓胀破坏;墩径和墩周土体强度对提高墩体极限承载力影响显著,此与组合锤置换法设计理念相吻合.最后,通过一工程案例,验证了该计算方法应用于组合锤置换法初步设计是可行的.