等宽KX形矩形钢管相贯节点受力性能研究

为研究武汉江夏大花山户外运动中心大跨度屋盖中等宽KX形矩形钢管相贯节点的受力性能,对1个足尺寸节点试件开展了加载试验。结果表明：节点在设计荷载下处于弹性状态,2.7倍设计荷载下节点发生破坏,破坏形态为弦杆非加厚段翼缘和腹板局部鼓曲。采用ABAQUS建立了节点有限元模型,准确考虑了材料和几何双非线性特性,对节点加载试验过程进行了准确模拟。基于验证可靠的有限元模型,探究了弦杆厚度、腹杆轴力比、弦杆轴压力、支杆轴力及弯剪作用对节点承载力的影响规律,提出了弦杆承受轴压力时的承载力折减系数计算公式,并给出了等宽KX形矩形钢管相贯节点可按K形节点进行设计的建议。     

圆管相贯节点极限承载力有限元分析

应用材料和几何非线性有限元法分析了T ,Y ,K形圆管相贯节点的应力和塑性区分布规律、节点变形及节点几何参数对节点极限承载力的影响 ,获得了影响管节点承载力的主要参数与承载力曲线 ;将有限元计算结果与各国规范进行比较 ,指出了现有规范的不足之处 ,为我国规范的进一步修订提供了理论依据     

复合受力状态下矩形钢管相贯节点的承载力研究

国家游泳中心的矩形钢管相贯节点,除双平面的几何特性外,同时承受轴力以及不可忽视的双向弯矩。本文的目的就是解决此类节点在这种特殊受力状态下的强度校核问题。研究工作以矩形钢管相贯节点在单项受力状态下的计算公式为基础,利用大量的有限元计算结果,回归得出T、TT、K、KT等4种类型节点在复合受力状态下———节点同时承受轴力、平面内弯矩、平面外弯矩中的两项或三项时的承载力计算公式。根据计算结果,本文还讨论分析了各类型节点的失效形态。研究表明,节点校核公式和破坏形态与节点的受力状态及节点的几何因素有关,如轴力的大小、弦杆截面高度及壁厚等。     

单项受力状态下矩形钢管相贯节点的承载力研究

国家游泳中心采取了特殊的结构型式,使其矩形钢管相贯节点,除双平面的几何特性外,同时承受轴力和不可忽视的双向弯矩。本文的目的是研究不同型式的矩形钢管相贯节点在单项受力状态下———腹杆分别承受轴力、平面内弯矩、平面外弯矩时的承载力计算公式;节点型式主要包括T、TT、K、KT等4种单平面和多平面节点类型。以直角T型节点的单项承载力研究为基础,通过大量的有限元计算,并对计算结果进行回归分析得出节点承载力计算公式。本文还对各类节点的失效形态进行了分析。     

铸钢相贯节点承载力的有限元分析

对某工程6种不同类型的铸钢相贯节点的承载力进行了有限元分析,得到了铸钢相贯节点的应力分布规律及其极限承载力.     

复合受力状态下矩形钢管相贯节点的试验研究

本试验研究工作的主要目的是掌握特定节点型式在特定外力条件下的工作性态,并与有限元计算结果进行对比,检验其正确性,为理论公式提供试验佐证。共选择了4个不同型式的节点,分别为K、KT、T、TT型。本文较详细地介绍了在复合受力状态下———同时承受腹杆轴力及弯矩时,4个矩形钢管相贯节点模型试验的过程,包括针对特殊受力形式的试验装置及加载装置的设计、测点布置、加载方案等。对于模型的应力发展过程及试验结果,也逐一进行了分析。试验结果表明,有限元计算的可靠性是有保证的;节点的型式不同,其形态破坏也不同;与节点连接的腹杆愈多且不处于同一平面上,则节点受力愈不利;应特别注意受拉焊缝的质量控制。     

矩形钢管混凝土受弯构件承载力的研究

运用莫尔强度理论对矩形钢管混凝土受弯构件的极限承载力进行了分析，得出了考虑钢管侧压作用时构件极限弯矩的计算公式。运用有关文献的实验成果对该公式进行了校核，结果良好，并与《矩形钢管混凝土结构技术规程（CECS159-2004）》进行了比较，结果表明规程提供的受弯承载力计算公式是偏于安全的，其设计是可靠的。     

主支管截面高度比大的矩形钢管偏心相贯节点平面外抗弯承载力

通过有限元计算获得支主截面高度比(简称高度比)不小于0. 9的十字形矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯承载力,并利用参数分析和回归分析,建立高度比不小于0. 95、基于"主管侧壁挤压屈曲"破坏模式的矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯承载力计算式。结果表明:前文基于"主管表面屈服"破坏模式的偏心相贯节点抗弯承载力计算式的高度比适用范围可从0. 85推广至0. 9,所提出的计算式适用于高度比为0. 95～1. 0的偏心相贯节点的抗弯承载力,对于高度比为0. 9～0. 95的节点,建议取两个节点承载力计算式的较小值。     

K型方、圆管相贯节点的极限承载力非线性有限元分析

本文利用非线性分析的有限元方法对K型方主管、圆支管杂交型相贯节点进行了数值计算,揭示了节点极限承载力随几何参数的变化规律及主管作用荷载对节点极限承载力的影响,分析了节点的破坏机理和破坏形式,并针对不同的节点破坏形式给出了相应的节点加强方案,得出了一些有用的结论,供工程设计参考应用。     

矩形钢管和矩形钢管混凝土T形不等宽受拉节点 轴向刚度

为获得T形节点轴向刚度简化计算公式,根据节点受力特点,提出了适用于矩形钢管节点的平面框架模型和适用于矩形钢管混凝土节点的固端梁模型,并推导得到了2类节点的节点轴向刚度理论公式; 运用有限元方法对节点轴向刚度理论公式中的节点域有效长度l_eff进行参数分析,拟合得到l_eff简化计算公式; 将节点轴向刚度理论公式与试验及有限元结果进行了对比,并分析了主管内填混凝土对节点轴向刚度的影响。结果表明:主管高宽比和主管宽厚比对l_eff的影响较小,不予考虑; l_eff与主管宽度和支管高宽比均呈线性关系,且随之增大而增大; l_eff与支主管宽度比β呈非线性关系,且随之增大而减小; 2类节点的轴向刚度理论公式计算结果与试验结果及有限元结果均吻合较好; 主管内填混凝土可以提高节点轴向刚度,提高系数k_c/h随着主管高宽比的增大而增大,随着β的增大呈现先增大后减小的规律,且当β=0.6～0.7时提高最大。     

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。     

等宽T型方管节点承载力计算

采用非线性有限元分析的方法和试验数据对等宽T型方管节点的试验方案、几何参数对其性能的影响进行了研究。在参数分析的基础上 ,采用回归的方法得出T型方管节点计算公式 ,公式计算结果与试验结果吻合良好。     

基于压杆失稳的张拉整体结构极限承载力

张拉整体结构是连续的拉索和不连续的压杆所构成的自应力平衡体系,由一系列张力索和受压杆件组成,具有较少的赘余单元,是极其高效的结构形式.张拉整体结构的压杆是"张力海洋中的孤岛",显然,压杆是不可或缺的组成部分,起着十分重要的作用.压杆的失稳将导致结构的失效.本文根据非线性有限元理论研究讨论基于压杆失稳的张拉整体结构极限承载能力.文中结合平面尺寸为2m×2m的平板型张拉整体结构的模型试验,进行了理论计算与试验结果分析比较,为张拉整体结构应用于实际工程提供一定理论依据.     

冷弯薄壁卷边槽钢轴心受压构件承载力计算的折减强度法

为了研究冷弯薄壁卷边槽钢轴心受压构件的极限承载力,对15根轴心受压的冷弯薄壁卷边槽钢进行了破坏性试验,并采用有限元分析方法对试件进行模拟分析,有限元计算结果与试验结果吻合良好,验证了有限元方法的有效性,然后对典型截面构件进行大量的有限元参数分析。研究结果表明：冷弯薄壁卷边槽钢轴心受压构件的极限承载力随着构件翼缘宽厚比、腹板高厚比、长细比以及钢材强度的增大而减小。通过参数分析得到了考虑局部屈曲、整体屈曲和畸变屈曲影响的构件屈服强度折减系数,提出了冷弯薄壁卷边槽钢轴心受压构件承载力计算的折减强度法及其相应计算公式,且通过试验验证了本文折减强度法计算卷边槽钢轴心受压构件极限承载力的适用性。     

K形方管加强节点的承载力性能研究

通过有限元软件ANSYS对K形方管相贯焊接加强节点的轴力和弯矩作用下的极限承载力进行了数值模拟研究,研究结果表明三种加强方式对K形节点的承载力都有不同程度的提高作用,且提高幅度与几何参数有关。     

混凝土斜拉桥与T构协作体系的极限承载力研究

考虑结构的材料非线性和几何非线性,通过对协作体系金马大桥进行全过程非线性分析,得到了结构的极限承载力。研究了混凝土收缩徐变、加劲梁配筋率、斜拉索的安全系数、加载方式等因素对协作体系桥梁的极限承载力的影响,结果表明斜拉索的设计安全系数是很重要的影响因素,应加以重视;全桥和半桥加载时,弹塑性极限活荷载安全系数分别为21.4和9.67,表明金马大桥这种协作体系具有良好的极限承载能力;其弹塑性极限承载力远小于弹性极限承载力,研究结果可以为同类桥梁工程的设计和计算提供参考。     

CFRP strengthening and rehabilitation of degraded steel welded RHS beams under combined bending and bearing

To rehabilitate damaged or sub-standard box girders, techniques utilising the lightweight, high strength and corrosion resistance of carbon fibres reinforced polymers (CFRP) composites have been proposed. This paper presents experimental results for two series of CFRP strengthened and rehabilitated model box girders under quasi-static large deformation 3-point bending. The first series represents strengthening 12 un-degraded rectangular hollow section (RHS) beams from the manufacturer using externally wrapped CFRP sheets. The second series was for rehabilitation of 41 artificially degraded RHS beams strengthened using externally wrapped sheets or bonded plates. The main parameters examined in this paper were the section type, section and member slenderness and the type and number of the CFRP sheets. The flange and web slenderness examined in this paper was in the range of b/t=20 to 66.67 and d/t_w=20 to 75. The CFRP sheets were wrapped around the section in the transverse direction with a sufficient overlap. The results show that the combined flexural and bearing strength of the steel box girder can be significantly increased by adhesively bonding CFRP. Expressions for the bearing strength and plastic moment of the composite section were obtained by means of an equivalent thickness approach. The newly derived interaction equations were compared against the present design rules in steel specifications. The average gain in strength due to bonding the CFRP laminate was 65% and 19.9% for the strengthening and rehabilitations series, respectively. The percent increase in strength was mostly affected by the section slenderness where the maximum gain was obtained for the slender section.