钢管塔中管-板连接节点的破坏全过程分析

管-板连接节点在高耸钢管塔中应用较多,但对这类节点的研究却很少。以一个实际工程中的钢管塔为研究对象,对典型的管-板连接节点进行了理论探讨和基于弹塑性有限元的破坏全过程分析,并通过足尺模型试验验证了数值分析结果,得出了一些结论,对该类钢管节点的理论研究和工程设计具有重要的意义。     

K形管板节点板稳定承载力研究

《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)附录F中介绍了桁架节点板在斜腹杆压力作用下的稳定计算,假定受压区节点板分成三个区同时受压,把各个区当成轴心受压构件分别计算其稳定性,但只考虑了腹杆轴力的影响,没有考虑腹杆弯矩的影响。实际上,腹杆弯矩的存在会导致三个区中边上的两个区分别承受压应力和拉应力。因此,在对平面K形管板节点的节点板稳定承载力进行分析时,考虑了腹杆轴力与弯矩的共同作用,并假定受压区节点板分成三个区同时承受外力,把受压区当成轴心受压构件计算其稳定性,提出了平面K形管板节点在斜腹杆压力作用下节点板的稳定承载力计算公式。最后,与按照小挠度理论推导的稳定承载力计算公式进行了对比,得到《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)中节点板稳定承载力的结果偏于安全的结论。     

K型钢管—板节点受力性能与承载力计算方法

钢管—板连接节点是钢管输电塔常用的节点型式,但目前对其受力性能的研究还不够深入,缺乏相应可供工程设计使用的计算分析方法。采用ANSYS程序建立了K型钢管—板连接节点的有限元模型,对Kim所进行的系列节点试验进行了模拟对比分析,验证了有限元模型的合理性;通过变参数分析考查了K型钢管—板节点受力性能和节点破坏模式,研究了几何参数、主管应力比、加劲构造等对节点极限承载力的影响规律。在此基础上,提出了考虑支管约束作用的K型钢管—板连接节点极限承载力的计算方法,并验证了其适用性。     

大跨越钢管塔加劲节点外环板的有效翼缘宽度

合理确定加劲钢管节点外环板的有效翼缘宽度可以保证节点承载力计算结果的准确性,但相关试验研究表明:Q/GDW391—2009《输电线路钢管塔构造设计规定》中的计算方法忽视了环板厚度与主管厚度之比对有效翼缘宽度的影响。为揭示该影响规律,开展了相关的参数敏感性研究。有限元分析表明,无量纲的有效翼缘宽度随着径厚比、环板与主管厚度比的减小而减小。对计算结果归一化,提出了有效翼缘宽度的经验计算公式。最后进行了相应的验证试验研究。结果表明,采用该经验公式后,相应的节点承载力理论计算结果更接近试验结果。     

板柱节点极限承载力计算及国内外规范比较

为研究钢筋混凝土板柱结构中节点的极限承载力计算方法,基于回归分析法提出了不配置和配置抗冲切元件的板柱节点极限承载力计算方法,并对比分析了我国规范(GB 50010—2010)、建议计算方法与国外规范的差异。结果表明:与国内外261个试件极限承载力试验值对比可知,考虑配筋率影响的建议方法计算值与试验值吻合较好;与国外规范相比,我国规范在两类板柱节点极限承载力计算中,均偏于保守;当配筋率在2. 50%时,对于不配置或配置抗冲切元件的板柱节点,建议计算方法计算值分别为我国规范计算值的2. 15倍和1. 61倍。建议计算方法的计算值在与国内外同类规范的对比中处于中等水平,兼顾了结构的安全性和经济性,可为板柱节点的工程设计提供参考和依据。     

平面K形管板节点抗弯刚度研究

对平面K形管板节点的抗弯刚度进行了有限元分析研究。利用参数分析法,重点考察了主管直径D、支主管夹角θ、主管径厚比γ、支主管直径比β、节点板厚与主管壁厚比τp、支主管壁厚比τw、支管插入板的长度与支管直径比ν等几何参数,以及主管与支管的轴向应力对节点抗弯刚度的影响。研究表明:主管与支管的相对几何关系以及轴向应力对平面K形管板节点抗弯刚度均产生影响。在大量有限元算例的基础上,采用回归分析得出了K形管板节点的抗弯刚度计算公式。     

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。     

平面角钢桁架K型节点板的改进设计研究

在桁架结构中,节点板受力十分复杂,合理选择节点板对于整个桁架设计是非常关键的。本文针对节点板设计中存在的问题,对角钢桁架采用K型节点板改进研究,应用有限元软件分析了其力学特性,结合实际工程验证了改进型节点板的合理性。改进后节点板符合现行钢结构设计规范,不但提高了桁架结构的安全性,而且可使桁架结构设计做到标准化和系列化。     

K形管板节点受弯承载力试验研究与有限元分析

为研究K形管板节点的受弯承载性能,对其进行静力试验和有限元分析。完成了5组K形管板节点足尺模型静力试验,以主管直径与主管壁厚为主要变化参数,分析参数变化时节点试件在受载过程中的响应及承载力。建立K形管板节点有限元分析模型,研究主管直径、主管壁厚和节点板长度等主要参数对节点受力性能的影响。试验和有限元分析结果表明,K形管板节点的受弯承载力随着主管直径的增大而减小、随着主管壁厚的增加而增大、随着节点板长度的增长而增大。在试验和理论分析基础上,通过数值回归方法提出了管板节点受弯承载力计算式,并验证了其适用性。     

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。     

圆钢管相贯焊节点计算的国内外规范比较

在GB 50017—2003《钢结构设计规范》中,关于空间多平面圆钢管相贯节点承载力计算,只能考虑轴力,不考虑腹杆弯矩对节点承载力的影响。在《空心管结构连接设计指南》中单平面圆钢管相贯节点在复合受力状态下的承载力计算公式,主要是参照Eurocode 3。通过对两种规范关于圆钢管相贯焊节点计算公式归纳和对比可知,Eurocode 3相贯节点承载力公式相对于目前GB 50017—2003计算公式来说是偏安全的。基于此,对武汉站圆钢管相贯节点依照Eurocode 3拆分为若干单平面节点,再分别对单平面节点进行校核和演算。利用有限元软件ANSYS建立钢管相贯节点实体模型,进行非线性分析。模拟计算结果表明,该相贯节点设计满足要求。     

钢纤维钢筋混凝土无粘结部分预应力扁梁柱节点设计方法的研究

在四个扁梁柱节点试验的基础上,本文通过理论推导,得到一套考虑节点内、外核心区内的钢纤维和扁梁中配有的无粘结预应力筋作用的扁梁柱节点内、外核心区的设计方法;该方法充分利用了节点内、外核心区混凝土的强度,正确考虑了柱轴压力的作用,仔细检查了节点的竖向抗剪能力;所提出的设计方法的可靠性得到试验数据的验证.     

微机在钢管混凝土框架节点设计计算中的应用

本文提出了钢管混凝土框架圆弧型加强环节点设计计算的一个微机数值分析方法,可用它编制微机计算程序,求解圆弧型加强环外缘环向应力,供设计时应用。     

中、欧规范关于圆管相贯焊接节点承载力对比分析

介绍GB 50017—2003《钢结构设计规范》和BS EN 1993-1-8∶2005《Eurocode 3:Design of Steel Structures》中关于支管只承受轴力作用下X形、T形(或Y形)和K形3种平面圆管相贯节点以及TT形、KK形两种空间圆管相贯节点承载力计算公式。算例表明:GB 50017—2003中支管受拉时节点承载力大于支管受压时节点承载力,BS EN 1993-1-8∶2005中弦杆表面发生冲切破坏计算所得的节点承载力远大于弦杆表面发生塑性破坏计算所得的节点承载力,且按BS EN 1993-1-8∶2005计算的节点承载力介于按GB 50017—2003支管受拉时的节点承载力和支管受压时的节点承载力之间。     

太仓超高连体双塔的抗震设计及关键节点性能分析

简要介绍太仓超高连体双塔的结构布置和超限情况。并针对该工程超限情况及平面不足,提出结构设计中采取的加强措施。并采用两个不同程序对其抗震性能进行计算,计算结果表明主要指标均满足现行规范和规程的要求。最后对其转换桁架和钢骨混凝土柱的节点进行了有限元分析,结果显示节点在不利荷载组合下始终处于弹性工作状态。     

方钢管柱-H形钢梁隔板贯通节点核心区弹性刚度计算方法研究

对方钢管柱-H形钢梁隔板贯通节点梁端承受弯矩时的核心区弹性刚度进行研究,分析核心区的变形机制,在合理假定的基础上,进行理论推导,提出以剪切变形为核心区主要变形机制的隔板贯通节点核心区弹性刚度计算式。基于经试验验证的有限元模型,对隔板贯通节点进行参数化分析,将计算所得理论值与有限元结果进行对比,两者吻合良好,表明所提出的计算式能够准确地计算隔板贯通节点核心区弹性刚度。     

一端弹性支座另一端非弹性支座空简支钢梁的振动简化计算方法

介绍了一端弹性支座另一端非弹性支座简支钢梁的振动简化计算方法.采用能量法,把梁上作用的多个集中质量简化为均布质量,把梁在均布静荷载作用下的变形曲线视为振型曲线,推导出了计算前3个振型的自振频率公式,采用振型分解法计算振动线位移和振动速度.通过工程实例,说明该方法不但计算简便,而且能较好地满足工程振动需要.     

堆石坝黏土心墙应力变形的总应力法计算

 提出一种近似考虑固结程度的总应力法算法,其计算参数通过非饱和心墙料的固结不排水试验确定。该总应力法可以近似计算出固结变形,从机制上更接近实际。通过双江口堆石坝掺砾黏土心墙试验与计算,并与现有的总应力法计算结果比较,验证该总应力法算法的可行性。     

按极限状态的设计方法计算双向偏心受压砌体

本文按照极限状态的设计方法,提出了砌体(柱)在双向偏心压力作用下的计算公式。并将公式中的系数编制成表。使能直接进行这类构件的设计。     

对小偏心受压构件采用“塑性中心法”进行截面设计的商榷

本文针对当前在普通钢筋混凝土矩形截面非对称配筋小偏心受压构件正截面承载力计算中,较广泛采用的简化法——“塑性中心法”,提出异议,认为此法有待商榷,应停止推广使用。