正交X形圆钢管相贯节点焊缝断裂的试验与机理分析

圆钢管相贯节点焊缝处应力分布难以避免不均匀性，而现行设计规范计算圆钢管相贯节点焊缝强度时未考虑这种不均匀性的影响。通过设计6个X形圆钢管相贯节点试件的支管受拉试验，研究了节点的破坏形态，分析了应力分布的不均匀性对节点焊缝强度的影响。试验结果表明：所设计的相贯节点实现了预期的焊缝断裂破坏模式；焊缝的断裂通常始于鞍点位置;节点应力分布的不均匀性对焊缝强度的影响很大；主管管壁刚度的大小对应力分布的均匀性起着关键作用，当节点外形尺寸保持一致时，主管管壁刚度越小，节点应力分布的不均匀程度越大，焊缝的强度越低；试验中主管管壁刚度最小的节点，其平均焊缝强度尚未达到刚性节点的40.3%；现行设计规范中未考虑圆钢管相贯节点应力分布不均匀性影响的计算方法会导致计算结果偏于不安全。     

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。     

节点域刚度对管桁架静力特性的影响

以空间圆管桁架为研究对象,并考虑几何和材料非线性效应,采用数值分析方法,将桁架节点分别用铰接、刚接和相贯节点3种桁架模型进行模拟。分析结果表明,刚接节点和铰接节点的计算模型过高估计了节点的刚度,而相贯节点的计算模型由于考虑了节点域的变形能够较真实地反映节点的刚度。     

T型圆钢管相贯节点损伤分析及平面内弯曲刚度研究

通过对3个主管不同截面的T型相贯节点进行低周反复静力加载试验,分析了T型相贯节点在不同荷载作用下的受力变形和应力、应变情况,同时对主管和支管上的相贯线周围进行了应力、应变分析,对T型圆钢管相贯节点的平面内弯曲刚度进行了测试。采用荷载直接垂直于支管端部的加载方式,求出3个主管不同截面的T型相贯节点的最大承载力,并与规范计算结果进行对比分析,研究了相贯节点平面内的刚度问题。研究表明:在其他参数一定的情况下,支管与主管直径相差较多时,相贯节点刚度、强度均较弱。实际工程设计中宜对节点进行加强处理;支管与主管直径接近时,能够满足节点刚接要求,且节点刚度较大。     

相贯节点承载性能研究现状简述

相贯节点体系具有外观简洁、传力明确、施工方便、构造简单、节省建筑材料和易于维护保养等诸多优点,被广泛应用于空间结构当中。本文简要介绍了相贯节点的破坏模式、破坏原因和主要影响因素,总结了国内外相贯节点的静力承载性能、刚度性能、疲劳性能和动力性能,分析了相贯节点高温承载性能研究现状。本文内容能为相贯节点的设计和未来发展方向提供参考依据。     

单层柱面网壳相贯节点刚度影响分析

节点刚度与单层网壳结构的刚度与稳定性关系密切。采用了可以真实模拟相贯节点单层柱面网壳的多尺度计算模型,在节点域内采用精度较高的壳单元,在节点域外采用梁单元,节点域与杆端在连接面形心处位移与转角保持连续。该计算模型可以较为准确地反映相贯节点的力学性能,计算精度高、单元数量少,可同时进行结构整体与节点局部的计算分析。运用该模型全面考察了相贯节点刚度对单层柱面网壳跨中挠度、动力特性与屈曲性能的影响。通过对相贯节点进行补强,能够有效增强节点的刚度,采用梁单元模型即可进行单层网壳结构的计算分析,结构设计简便、结构效能较高。     

单层网壳X型圆管节点平面外抗弯刚度的参数分析与计算公式

实际工程中遇到需要考虑X型圆钢管相贯节点平面外抗弯刚度的情况,而目前这方面的研究较少。通过试验结果与有限元分析结果的对比论证了有限元分析的可行性,在此基础上通过单参数分析明晰了影响节点平面外抗弯刚度的主要因素,然后通过正交模型设计与分析得到了X型圆钢管相贯节点平面外抗弯刚度参数计算公式,最后检验了公式的适用性。     

圆钢管相贯节点轴向刚度的数值分析

对工程实践中常用到的圆钢管相贯节点进行了数值模拟分析,探讨了主管夹角、支管与主管的外径比、主管径厚比、支主管壁厚比、支管与主管之间的夹角、支管与主管平面夹角等参数对相贯节点轴向刚度的影响,得出了不同参数对相贯节点刚度影响的关系曲线。     

圆钢管十字相贯节点试验研究

以某单层网壳工程为背景,对圆钢管十字相贯节点抗弯刚度和承载力进行了足尺试验研究。该工程中,钢网壳上铺设一层钢板,采用焊接方式连接。为了解该加强方式对节点强度和刚度的影响,试验共分为两组,第一组试件由圆钢管直接焊接而成,第二组试件在节点一侧加焊钢板。文中详细介绍了试验方案和主要试验结果,并对试件的破坏模式和加强钢板的作用进行了分析。试验结果表明,圆钢管十字相贯节点具有较强的抗弯刚度和承载力;加强钢板可以改变节点的受力方式和破坏形式,有效提高节点在平面内的承载力和刚度。     

X型厚壁圆管相贯节点平面外受弯抗震性能试验研究

采用相贯节点的圆钢管结构广泛应用于大跨度网格结构中,对于具有一定抗弯刚度的连接,节点将受到弯矩作用。介绍了两个不同几何参数的X型厚壁圆钢管相贯节点试件的平面外受弯滞回性能试验,结合数值分析,对节点承载能力和变形能力进行了研究。结果表明:在合理的几何参数和焊缝质量保证下,厚壁圆钢管相贯节点平面外受弯的承载力较高;厚壁圆钢管相贯节点在支主管径比β较大时节点易发生主管壁拉剪断裂破坏;在支主管径比β较大时延性等抗震性能较好,β较小时延性等抗震性能较差。     

Experimental investigation and design of round ended elliptical steel tubular T-joints under axial compression

圆端形椭圆钢管是一种融合圆形和矩形截面特征优势的构件，其圆端部分可以提供良好约束，矩形部分可实现快捷连接，在桁架结构中有着良好的应用前景，然而目前尚缺乏有关圆端形椭圆钢管相贯节点的受力性能研究。为此，通过对13根圆端形椭圆钢管T形相贯节点开展轴压性能试验，研究相贯类型、主支管径比、主支管夹角和是否填充混凝土等对其破坏模式、承载力、初始刚度和延性等力学性能的影响，明确圆端形椭圆钢管T形相贯节点在支管受压作用下相较圆形或矩形钢管相贯节点的承载特征差异，揭示相贯节点的受力机理，提出圆端形椭圆钢管相贯节点的轴压承载力计算式。研究结果表明，圆端形椭圆钢管T形相贯节点表现出良好的轴压性能；支管与主管圆弧段连接的相贯节点轴压承载力分别为圆形或矩形钢管相贯节点的1.07~1.66倍，具有明显的承载优势；主管填充混凝土可使圆端形椭圆钢管T形相贯节点的轴压承载力和初始刚度分别提高75.5%~103.4%和11.9%~60.6%；通过试验结果验证，提出的轴压承载力计算式可较准确地评估圆端形椭圆钢管T形相贯节点的轴压承载力。     

126.6m跨张弦桁架结构的设计与研究

介绍了广州国际会议展览中心屋盖的大跨度张弦桁架结构的特点、结构分析和节点设计的情况,介绍了关于张弦桁架结构的刚度和水平动力特性方面的研究,以及弯曲钢管、相贯节点、铸钢节点等试验研究的成果．     

北京奥运会老山自行车馆屋盖节点数值分析

北京奥运会老山自行车馆的屋顶采用了双层球面网壳结构,柱脚及柱顶分别采用了铸钢球铰支座和圆钢管相贯节点。本文介绍了铸钢球铰支座的构造形式,采用四面体单元、接触单元对及子模型分别模拟了铸钢球铰支座的实体模型、接触模型及螺纹连接问题,分析了不同荷载工况下的应力分布特点;介绍了圆钢管相贯节点的构造,分别采用四边形板壳元及四面体单元模拟了圆钢管相贯节点的实体模型,比较了节点有无加劲肋及垫板时节点刚度的变化情况。通过分析可以看出,铸钢球铰支座构造简单,具有一定的转动能力,能够传递拉力和压力,适用于铰接柱脚节点;垫板和加劲肋的存在提高了圆钢管相贯节点的承载力,改变了节点的破坏形式,增大了节点刚度。     

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.     

空间隔板焊接X形圆钢管相贯节点受力性能试验研究

对3个足尺空间隔板焊接X形圆钢管相贯节点分别进行了轴力作用下的单调加载试验和往复加载试验,得到了节点的破坏模式,并对节点的受力性能包括静力弹性刚度、承载力、延性和滞回性能等进行分析。验证了该种空间隔板焊接节点的构造措施合理,节点的承载能力相对设计工况有两倍以上的安全储备,节点受力安全可靠。运用ABAQUS软件建立有限元分析模型,并与试验结果对比,验证了有限元模型的适用性,并对节点进行设计工况下的内力校核,参数分析结果表明,管径厚比、相贯角度、椭圆连接板厚度及平面外角度对空间隔板焊接节点性能影响较大,节点刚度和承载力随着支管径厚比和平面外角度的增大而降低,随着相贯角度和椭圆连接板厚度的增大而提高。综合试验和有限元分析结果,节点设计要确保支管设计内力不大于节点承载力,增大椭圆板厚度以及补焊椭圆板隐藏焊缝对节点的受力性能改善较好;当设计该类较小相贯角度（小于20°）的节点时,需按节点承载力进行设计,同时考虑轴向刚度对节点受力性能的影响。     

X型圆钢管相贯节点超低周疲劳裂纹萌生寿命预测

为获得X型圆钢管相贯节点的超低周疲劳裂纹萌生寿命,对9个不同几何参数的X型圆钢管相贯节点进行数值模拟分析。采用钢材混合强化模型和循环孔穴增长模型(CVGM)对X型圆钢管相贯节点进行有限元分析,并运用ABAQUS子程序预测节点在不同等幅往复荷载作用下的超低周疲劳裂纹萌生寿命;根据正交设计试验理论,对X型圆钢管相贯节点的疲劳裂纹萌生寿命影响因素——支管与主管管径比β、主管径厚比γ进行参数化分析。研究结果表明：β越小,X型圆钢管相贯节点的裂纹萌生寿命越大;γ越大,X型圆钢管相贯节点的裂纹萌生寿命越大。最后基于裂纹萌生寿命的参数化分析结果,提出预测X型圆钢管相贯节点超低周疲劳裂纹萌生寿命的经验公式。     

设置加劲肋圆钢管T型相贯节点面内抗弯承载力试验研究及模拟分析

为提高相贯节点的承载力和疲劳寿命,在节点区域设置加劲肋,开展设置加劲肋T型圆钢管相贯节点面内抗弯承载力的试验研究,探讨了设置加劲肋T型相贯节点的破坏模式、应变发展规律和抗弯承载力特性;试验中主管受压侧加劲肋附近应变发展较快,当节点荷载临近极限承载力时,节点主管受压侧加劲肋附近发生明显凹陷的局部屈曲,同时加劲肋发生面外弯曲失稳;设置加劲肋节点面内抗弯承载力比无加劲肋节点承载力明显提高,说明设置加劲肋后有效提高了节点抵抗变形的能力,增加了节点的刚度和强度,使节点承载力有大幅度的提升。同时,开展相贯节点的非线性有限元模拟,分析得到节点的失效模式、承载力与试验均吻合较好。基于非线性有限元模拟,考察加劲肋布置方式对抗弯承载力的影响,提出了合理的加劲肋布置方式。     

周口店遗址第一地点(猿人洞)保护建筑结构设计

周口店遗址第一地点(猿人洞)保护建筑的主体结构为单层异形钢网壳,此结构最大斜向跨度83m,通过山顶和山脚两排铰接支座进行支撑,基础高差约33m。单层网壳杆件通过相贯焊接进行连接,相贯焊接对节点刚度的影响通过包络设计法考虑。通过风洞试验得到了风压系数及极值风压分布情况。对结构进行了静力和动力分析、抗震性能化设计、稳定性分析。分析结果表明,结构各项指标均满足规范要求。对相贯节点的承载力进行了验算,结果表明,大部分节点承载能力满足要求,节点的刚性可以得到保证。单层网壳结构对基础变形非常敏感,参考大坝设计经验,选用条形抗推基础,保证了基础的刚性和受力。     

某工程复杂圆钢管相贯节点的有限元分析

相贯节点作为一种重要的节点形式目前已经广泛应用于大跨空间结构中.本文针对实际工程中复杂的圆钢管相贯节点,基于ANSYS建立节点的有限元模型,对相贯节点应力、破坏模式进行研究.分析结果表明:本工程相贯节点在设计荷载作用下没有进入塑性状态,满足设计要求;各杆件相贯区域是节点的薄弱部位,应力集中现象明显,设计时应重点考虑.     

圆端形椭圆钢管T形相贯节点轴压性能试验研究与承载力计算

圆端形椭圆钢管是一种融合圆形和矩形截面特征优势的构件,其圆端部分可以提供良好约束,矩形部分可实现快捷连接,在桁架结构中有着良好的应用前景,然而目前尚缺乏有关圆端形椭圆钢管相贯节点的受力性能研究。为此,通过对13根圆端形椭圆钢管T形相贯节点开展轴压性能试验,研究相贯类型、主支管径比、主支管夹角和是否填充混凝土等对其破坏模式、承载力、初始刚度和延性等力学性能的影响,明确圆端形椭圆钢管T形相贯节点在支管受压作用下相较圆形或矩形钢管相贯节点的承载特征差异,揭示相贯节点的受力机理,提出圆端形椭圆钢管相贯节点的轴压承载力计算式。研究结果表明,圆端形椭圆钢管T形相贯节点表现出良好的轴压性能;支管与主管圆弧段连接的相贯节点轴压承载力分别为圆形或矩形钢管相贯节点的1.07～1.66倍,具有明显的承载优势;主管填充混凝土可使圆端形椭圆钢管T形相贯节点的轴压承载力和初始刚度分别提高75.5%～103.4%和11.9%～60.6%;通过试验结果验证,提出的轴压承载力计算式可较准确地评估圆端形椭圆钢管T形相贯节点的轴压承载力。