平面外夹角对X形圆钢管节点平面外抗弯承载力的影响

为了分析支管与主管平面外夹角(简称面外角)对空间X形圆钢管相贯节点平面外抗弯承载力的影响,建立了节点的有限元模型,确定了节点平面外转角的获取方法,与已有试验结果及规范公式对比后,确定0.07弧度节点转角准则作为节点平面外抗弯承载力的判定方法。根据大量有限元计算结果分析了面外角对空间X形圆钢管相贯节点平面外抗弯承载力的影响,并在已有规范公式基础上,建立了考虑面外角影响的节点承载力计算式。研究结果表明:面外角有利于节点的正向平面外抗弯,但不利于节点的反向抗弯,面外角对支主管直径比小于0.6的节点抗弯承载力的影响较小,但对直径比大于0.75的节点的影响较大,改进后的计算式较好地反映了有限元分析结果。     

矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯刚度

为了获得十字形矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯刚度,本文采用理论模型结合数值分析的方法,基于塑性铰线模型和节点变形特征,建立了用于节点抗弯刚度计算的三梁系模型,结合参数分析和回归分析,获得节点刚度参数化计算式。结果表明:节点刚度与主管壁厚三次方成正比、与支管宽度与主管高度之比呈线性关系、与支主管高度比近似指数函数关系,计算式所得节点抗弯刚度值与有限元结果的差异大部分小于10%。     

X形圆钢管节点平面内受弯滞回性能试验研究

为了研究X形圆钢管节点平面内受弯滞回性能,进行了两个节点在往复平面内弯矩作用下的试验研究.结果表明：两个节点的破坏模式均为相贯线附近焊缝热影响区的主管管壁开裂,开裂前主管管壁经历显著的塑性发展;节点表现出良好的滞回性能;主管管壁塑性变形和开裂后的裂纹扩散成为节点的主要耗能模式,尽管支管根部的塑性变形对耗能也有贡献.对比支主管正交节点(支主管夹角90°),支主管斜交节点(支主管夹角非90°)具有更高的抗弯承载力,并且具有更好的延性和耗能能力.当支主管斜交且夹角较大(大于70°)时,夹角正弦的倒数能较好地反映了支主管斜交对节点承载力的有利影响.     

CFRP加固X型圆钢管相贯节点焊缝极限承载力研究

为研究碳纤维增强塑料（CFRP）对X型圆钢管相贯节点的影响,对ABAQUS有限元软件进行二次开发,运用Fortran语言将VGM模型编译成VUSDFLD子程序对90个节点模型进行有限元分析,并研究支主管外径比β、主管径厚比γ、CFRP黏贴长度与主管直径之比L、CFRP黏贴层数n对节点承载力的影响.结果表明：CFRP可以减小节点的应力集中,提高节点的承载力,节点开裂会发生在相贯线鞍点焊缝内侧与支管相交的焊根处,随着荷载增加,裂纹会从焊缝鞍点沿着相贯线向冠点发展.对节点进行参数分析可以发现：随着γ的增加,节点极限承载力逐渐减小;随着β的增大,节点极限承载力逐渐增加;随着n和L的增加,节点极限承载力会有所提高.本文节点的破坏发生在焊缝,提出CFRP加固X型圆钢管相贯节点焊缝承载力建议公式,对比有限元结果可以发现,节点主管壁厚较小,支管外径较大时,拟合公式的结果存在不安全.     

方管平面X型相贯节点承载力的影响因素分析

介绍了相贯节点极限承载力的确定原则,然后用有限元方法对方管平面X型相贯节点承载力的影响因素进行了分析.结果表明,荷载类型、主管的边界条件、加载顺序、主管的轴向拉力对节点承载力的影响可以忽略,而支管的边界条件,主管的轴向压力对节点承载力会产生一定的影响.     

X型矩形钢管相贯节点平面内抗弯刚度研究

在分析平面内弯矩作用下节点有限元模型的局部变形特征和借鉴前人将节点强度计算的塑性铰线模型改进用来建立T型节点轴向刚度计算模型的基础上,建立用于X型矩形钢管相贯节点平面内抗弯刚度计算的6杆系模型,并利用最小势能原理确定6杆系模型中每根杆的跨度和截面宽度,在分析确定了每根杆的边界条件后推导出节点平面内抗弯刚度理论公式.通过对节点板壳有限元模型计算所得数据进行单参数分析,研究各参数对节点抗弯刚度的影响,在此基础上修正节点刚度理论公式,并利用多元回归分析技术,最终建立可用于工程计算的节点平面内抗弯初始刚度参数化公式,并通过有限元计算结果来校验其合理性.     

KK形圆钢管相贯节点平面外受弯抗震性能研究

为了研究KK形圆钢管相贯节点的平面外受弯抗震性能,对KK形节点进行平面外往复弯矩加载试验,并将KK形节点的试验结果与已有钢管相同的X形节点的试验结果进行对比分析,考察2类节点的平面外受弯性能的差异.试验结果表明:KK形圆钢管节点的破坏模式为主管管壁塑性开裂,开裂后承载力下降缓慢,节点主要依靠主管管壁塑性发展和开裂后的裂...     

弦杆弯折对圆钢管节点抗弯承载力的影响分析

对弦杆为折杆的圆钢管T型相贯节点平面内抗弯极限承载力研究的必要性和国内外目前的研究现状作了简述.对该类节点的平面内抗弯承载力破坏准则做出了定义.通过弦杆为直杆的T型节点平面内抗弯承载力有限元计算结果与《空心管结构连接设计指南》计算值比较,认为可以利用经过试验验证的板壳有限元方法进行弦杆为折杆的T型节点平面内抗弯极限承载力分析.研究结果表明,随弦杆弯折角度Ф值的增大节点抗弯极限承载力增大.弯折角度30°以内可以忽略由于弦杆弯折带来的节点抗弯承载力提高.通过单参数分析各参数对平面内抗弯承载力的作用趋势和影响大小.在一定的几何参数条件下,节点抗弯承载力大于杆件抗弯承载力.     

X形圆钢管相贯节点的轴向滞回性能

为了研究X形圆钢管相贯节点在支管轴向荷载作用下的抗震性能,进行了节点在支管轴向往复荷载作用下的试验,分析了节点的延性和耗能模式,以及节点轴拉承载力和轴压承载力之间的差异.研究结果表明:节点的破坏模式为相贯线附近主管管壁塑性软化后开裂破坏;节点的轴力—局部变形滞回曲线饱满,表现出良好的变形能力和延性;节点主要通过相贯线附...     

十字形圆钢管-横向板相贯节点的抗弯刚度

分析了十字形圆钢管-横向板相贯节点在板弯矩作用下的传力方式和局部变形特点,在此基础上结合有限元单参数分析,并利用多元回归分析技术,获得了节点抗弯刚度的实用参数化计算式。研究结果表明:板宽度与主管直径之比(板宽比)、主管径厚比对节点刚度的影响很大,板管厚度比对节点刚度的影响小,可以忽略;节点抗弯刚度与弹性模量和主管直径的三次方成正比,与板宽比、主管径厚比分别近似呈指数函数、幂函数关系;参数化计算式所得的节点刚度值与有限元结果的相对误差基本上小于10%。     

不等宽T型方钢管节点初始抗弯刚度计算

为了在结构分析中考虑节点抗弯刚度的影响,建立了节点初始抗弯刚度分析模型.采用考虑几何非线性及材料非线性影响的有限元分析方法,对不等宽T型方管节点的抗弯性能进行了研究,得到了支主杆宽度比、高宽比、主杆截面高度及壁厚对节点抗弯刚度的影响规律.在参数分析的基础上给出节点初始刚度计算公式.在计算节点强度的塑性铰线模型的基础上建立了节点初始抗弯刚度计算模型,得到了节点抗弯刚度计算公式.与有限元计算结果及其他研究者计算结果比较表明:本文提出的分析模型是合理可行的.     

复合荷载作用下完全叠接管节点热点应力的实验研究

通过实验研究了完全叠接管节点试件在复合荷载作用下的热点应力。首先研究了完全叠接管节点试件在轴力、平面内弯矩和平面外弯矩分别作用下的应变集中因子,结果表明在轴力和平面外弯矩作用下,该管节点试件的最大应变集中因子产生在靠近L支管的T支管的鞍部,而在平面内弯矩作用下,该管节点试件的最大应变集中因子则产生在L支管的冠跟部。随后,研究了完全叠接管节点试件在复合荷载作用下的热点应力,结果表明在复合荷载作用下最大热点应力可能出现在介于鞍部和冠部之间的任一位置。通过Gulati等和API所提出的复合荷载作用下的叠加方程与实验结果比较,发现Gulati等所提出的方程与实验结果吻合得很好,而API所提出的方程则偏于保守。     

钢管混凝土格栅坝抗冲击性能试验及参数分析

为有效减轻泥石流大块石冲击造成的灾害,提出一种钢管混凝土格栅坝.通过固体冲击试验研究该结构的冲击动力响应,总结了结构的响应模式.同时对试验过程进行数值模拟,模拟结果与试验吻合较好.最后利用数值模拟方法对结构进行参数分析,研究桩管套箍系数、撑管径厚比和桩-撑刚度比对结构动力响应的影响.结果表明:结构的典型响应模式可以概括为构件轻微损伤、构件弯曲破坏、连接节点破坏;桩管受冲击时结构能发挥良好的整体耗能作用,而撑管受冲击时结构整体耗能作用不明显;桩管套箍系数、撑管径厚比和桩-撑刚度比对结构动力响应的影响受桩管和撑管外径、壁厚等单因素变化的制约.钢管混凝土格栅坝具有良好的抗冲击性能.     

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。     

HRB400E钢筋混凝土梁柱边节点的抗剪性能

为研究配置HRB400E钢筋混凝土梁柱边节点的抗剪性能,以混凝土强度、水平纵筋锚固方式、梁纵筋配筋率为主要研究参数,采用正交试验法设计了9个试件并完成了梁柱边节点的抗剪试验。试验结果表明：试件多发生梁端弯曲和核心区剪切破坏,但采用弯折锚固方式可有效减少节点核心区裂缝数量;在本文3个研究参数中,混凝土强度对初裂时节点核心区剪切变形影响最大,混凝土强度等级越高初裂阶段的节点剪切变形角越小;水平纵筋锚固方式对极限状态时节点核心区剪切变形影响最大,当采用90°弯折锚固方式时节点的剪切变形角最小;梁纵筋配筋率对节点水平剪力影响最大,配筋率越大节点水平剪力越大。采用正交试验原理结合极差、方差数理统计理论对梁柱边节点抗剪性能影响参数进行分析可梳理出各因素的主次关系和变化趋势。     

密相气力输送过程中炭黑破碎问题的分析

采用正交试验方法对炭黑在气力输送过程中影响破碎的因素进行了优化试验;通过试验数据分析得到了在双压送罐双管密相输送情况下,影响炭黑破碎率的各项因素的关系,依次为压送罐开泵压力、结束弯管压力、辅管阀开启压力、主管压力、辅管压力,从而得到降低破碎率的有效方法以及相对最优输送参数,即压送罐开泵压力0.1 MPa、结束弯管压力0.1 MPa、辅管阀开启压力0.05 MPa、主管压力0.3 MPa、辅管压力0.35 MPa。     

剪跨比对插槽式连接空心管墩抗震性能影响

为研究剪跨比对插槽式连接空心管墩抗震性能的影响,基于荣乌新线高速公路桥梁工程,借助ABAQUS有限元分析软件,对3种不同剪跨比的插槽式连接空心管墩进行数值模拟,制作插槽式连接管墩足尺模型开展恒定轴力作用下的水平循环荷载试验研究,验证了有限元模型的可靠性.结果表明:3种不同剪跨比的管墩模型的破坏模式分别为剪切破坏、弯剪破...     

天然气管道带气开孔补强结构的应力分析

为了探讨天然气管道带气开孔特殊开孔补强结构受压后的应力情况,利用有限元分析软件对天然气管道带气开孔5种模型进行了有限元建模及应力场分析.5种模型分别为整补、方补、仅焊支管、先焊支管再焊圆形补强圈和先焊支管再焊方形补强片.分析结果显示：整补和方补最大应力位于接管与补强片连接拐角处,其他3种模型最大应力位于主管开孔边缘下表面拐角处;在支管直径与主管直径之比为2/3,管内压力为0.6 MPa时,5种模型的最大应力分别为53.324 MPa、52.878 MPa、59.006 MPa、48.662 MPa和34.806MPa.对于20号钢和Q235材料,补强结构受压后符合强度要求.整补和方补最大应力相差不足1MPa,整补模型的下半瓦片对开孔接管处的补强效果不明显,一般情况下采用方补即可;而先焊支管再焊补强件较整补和方补,最大应力下降较多,补强效果较好;先焊支管再焊方形补强片的补强效果最好,建议在带气开孔中采用此方式.     

内衬管长度与冻结管的极限承载力关系研究

对含内衬管的坡口对焊接头冻结管抗弯承载能力与变形进行了实验和有限元计算,实验结果验证了有限元数值计算是可靠的。把“回归正交试验分析法”引入到数值计算中,用较少的计算次数,计算出不同长度内衬管对坡口对焊接头冻结管承载力的影响。计算结果表明：冻结管直径越大,增加内衬管长度对提高冻结管承载力的影响越显著;对直径小于130mm的冻结管,增加内衬管长度对提高冻结管承载力的影响很小。同时,回归出内衬管长度与坡口对焊接头冻结管承载力之间的经验公式,计算结果与试验结果误差很小,可为冻结管接头设计提供理论依据。     

开口薄壁杆的板件面内拉弯综合抗力体系

针对薄壁杆件力学分析较为复杂的问题,讨论了一种把开口薄壁杆的分析拆分为2个较简单部分的方法。针对薄壁中面内荷栽效应的分析问题,首先在适当简化基本应力应变条件的基础上,按平面应力问题分析单肢板件面内荷载效应,然后对其进行向量综合,得到反映开口薄壁杆轴向伸缩、弯曲及翘曲性质的“板件面内拉弯综合抗力体系”及其变形方程;探讨了刚度方程的建立及其计算特点,并与经典理论进行对比。分析表明,在板件面内弯矩定义中引入板件间纵向相互作用力,可简化该体系分析过程和结论,使之具备与平面弯曲问题一致的形式。作为应用举例,推导了求解薄壁截面主轴方向、主轴惯性矩、弯心坐标、主扇性惯性矩的线性方程组,剖析了经典理论中这些截面几何特性对于计算的意义及其效率。