KK型圆管相贯搭接节点性能的研究

随着钢管结构在我国的迅速发展，大跨空间结构在体育场馆、会展中心、候机楼、影剧院、大型商场、工厂车间等建筑中得到了广泛的应用。圆钢管相贯节点因其良好的经济效益和受力性能等优点日趋成为大跨度空间结构中节点的主要形式。在实际工程中的平面KK型圆钢管相贯节点经常会遇到腹杆与弦杆交汇处部分搭接的情况，必须针对这种节点开展全面的研究。本文主要应用有限元分析对KK型圆管相贯搭接节点在静力作用下做了分析研究。     

不等宽T型CR节点静力工作性能的研究

采用非线性有限元程序对不等宽T型CR节点的静力工作性能进行了研究 ,并通过与 4个节点试验数据的对比 ,验证了分析结果的正确性。采用该程序研究了弦杆厚度、支杆直径与弦杆宽度比以及弦杆高厚比对不等宽T型CR节点性能的影响。并把不等宽T型CR节点与相应的RR节点和十字型节点的性能进行了比较 ,得出了一些对工程设计有益的结论和建议。     

带肋圆管X型相贯节点静力性能研究

加劲肋可以提高钢管相贯节点的静力性能,然而目前国内外对带肋圆管X型相贯节点的研究较少,本文根据试验建立了带肋圆管X型相贯节点的有限元模型,并进行参数化分析,以研究加劲肋对节点静力性能的影响。研究发现加劲肋能够使节点相贯区域的应力分布更加均匀,从而节点区域的最大应力得到明显降低,可以有效提高节点的静力承载能力,并且加劲肋的方向、数量以及厚度的变化都会对节点的静力性能产生影响。同时,由于加劲肋的存在,主管管壁的变形受到限制,传统的以主管管壁变形来判定节点是否发生破坏的方式不再适用,因此本文提出了新的判定节点发生破坏的方式。     

空间KK形圆管搭接节点静力性能试验研究与有限元分析

以上海旗忠网球中心为工程背景,对平面内外均搭接的空间KK形圆管节点（空间KK-Ov形节点）的静力性能进行了静力单调加载的试验研究和有限元非线性分析。详细介绍了节点试验方案,分析了搭接节点的受力性能、破坏模式、荷载-位移曲线及应变变化规律。在此基础上,建立了非线性有限元分析模型,对节点试验进行了数值模拟,计算结果与试验结果吻合良好。试验结果和有限元分析表明：空间KK-Ov形节点在发生承载力破坏时,常伴随有受拉腹杆与弦杆连接焊缝的开裂;四根腹杆交错搭接的构造,使得空间KK-Ov形节点具有明显区别于间隙节点破坏时管壁局部变形的特征,两受压腹杆之间的弦杆管壁在腹杆压力作用凹陷与腹杆局部屈曲是该类节点的主要破坏模式;平面外两腹杆搭接率ζ_t对节点承载力有一定影响,随平面外两腹杆搭接率的增大（即ζ_t绝对值变大）,节点承载力将会减小。现行规范公式用于计算空间KK-Ov形节点承载力,既未考虑单K平面内搭接的影响,亦未考虑空间参数变化的影响,计算结果较试验结果偏于保守。     

模块化装配式多高层钢结构全螺栓连接节点静力及抗震性能试验研究

为研究模块化装配式多高层钢结构的全螺栓梁柱连接节点的受力性能,采用GB 50017-2003《钢结构设计规范》中的设计方法,设计了4个该类型节点,对其进行了静力、滞回性能试验和有限元分析,获得了节点的静力性能和滞回性能、骨架曲线、延性性能、转动能力、刚度退化等。结果表明：焊缝质量、板件厚度、螺栓布置等因素对节点破坏模式和各项力学性能影响较大,在弦杆与柱座间的焊缝不过早断裂以及盖板与弦杆接触面不滑移的条件下,该类节点转动刚度较大,节点的承载能力高,延性、耗能能力、塑性转动能力较好。减小桁架梁弦杆和腹杆厚度会显著降低节点承载能力,但对节点的延性性能和耗能能力影响不大。     

考虑截面圆角效应的T型方管相贯节点静力承载力研究

CIDECT的T型方管相贯节点静力承载力公式忽略了弦杆截面圆角效应,有限元计算表明弦杆截面圆角效应对节点极限承载力有一定的影响,尤其对于较大β的节点和弦杆截面圆角外半径较大的冷弯薄壁管材节点的影响更明显。为此将考虑弦杆截面圆角效应,并提出关于T型方管节点静力承载力的修正公式。     

K型、KK型搭接方管节点的试验研究

通过对12个搭接方管节点的静力试验, 研究了不同搭接率Ov、支弦杆宽度比β下的K型、KK型部分搭接方管节点的极限承载力、失效模式与破坏机理。节点的失效模式有受压支杆在靠近两支杆搭接区域的局部屈曲、弦杆壁面在拉杆根部以外区域的局部屈曲和受拉支杆沿两支杆搭接处的断裂。应用ANSYS程序对试件进行了弹塑性大挠度分析, 其计算结果与试验结果吻合良好, 验证了ANSYS程序用于节点静力性能分析的可行性。同时, 将试验结果与CIDECT公式计算结果进行了比较, 指出了公式中的不足之处和有待于进一步研究的问题。     

异形单层钢网架结构设计

针对该工程顶部异形单层钢网架结构的设计,介绍了单层网架结构静力计算、动力响应以及节点连接构造形式。单层网架结构的连接节点处采用易于定位的加劲肋圆管,支管与圆管采用焊接连接的构造形式。利用SAP2000结构分析软件对整体结构进行静力计算和动力响应分析,计算中考虑各种工况的组合。分析表明:异性单层网架结构杆件的最大应力比、整体屈曲安全因子和整体竖向挠度均满足相应规范的要求。     

施工工艺对空间KK型圆钢管搭接节点静力性能的影响研究

不同的施工工艺对平面内外均搭接的圆钢管(CHS)空间KK型节点的静力性能会产生影响,为确定这种影响的大小,根据内隐蔽区焊接方式及插板布置方式的差异,共完成了9个节点静力试验,其中5个试件主要考察内隐蔽焊缝焊接方式的影响(未设置插板),2个试件设置插入弦杆的纵向插板以规避平面外搭接内隐蔽区焊缝,2个试件设置纵横向插板以规避所有内隐蔽区焊缝。通过试验考察了各空间搭接节点的受力性能和破坏模式,对比了内隐蔽区是否焊接、纵向插板是否插入弦杆,以及横向插板等对节点性能的影响。结果表明,内隐蔽区是否焊接对节点的应力分布有一定影响,但对节点承载力的影响较小;不插入弦杆的纵向插板在规避平面外搭接内隐蔽区焊缝的同时使节点承载力略有提高;插入弦杆的纵向插板对节点整体性能的加强作用显著,但同时降低了节点的延性;横向插板对节点性能的影响很小。采用经试验验证的有限元模型分析了内隐蔽区是否焊接及纵向插板对具有不同几何参数的节点承载力的影响,并综合试验分析结果给出了设计此类节点的建议。     

平面K型圆钢管搭接节点静力性能的试验研究

对平面K型圆钢管搭接节点的静力性能进行了静力单调加载的试验研究。实施了7个内隐蔽部分不焊接节点和3个内隐蔽部分焊接节点的试验。本文介绍了节点试验方案,考察了搭接节点的受力性能和破坏模式,并对内隐蔽部分焊接与否、焊脚尺寸、节点处集中荷载幅值以及腹杆搭接顺序对节点极限承载力的影响进行了讨论。试验研究结果表明,贯通腹杆受压时内隐蔽部分焊接与否虽然对节点的破坏模式和应力分布有一定的影响,但是对节点极限承载力影响较小;当腹杆与弦杆的壁厚相对值变小后,由于传力不均匀导致的腹杆局部破坏将成为主要破坏模式,而这一因素和所导致的承载力降低在既有的规范公式中尚未有相应的反映。     

平面钢管桁架拱平面外稳定试验研究与有限元分析

对2个跨度为10 m的圆弧形平面圆钢管桁架拱模型进行全跨均布荷载作用下的静力试验研究,分析了平面钢管桁架拱的平面外稳定承载力。引入平面外转动弹簧单元、水平位移弹簧单元,建立弹簧-杆系有限元模型,对试验模型进行非线性有限元分析。试验和有限元分析结果表明：下弦杆无平面外支撑的平面钢管桁架拱,在极限状态时,受压上、下弦杆发生侧向弯曲失稳,并引起整体平面外弯曲失稳破坏;圆钢管相贯节点的平面外转动刚度对试验模型的平面外稳定承载力影响显著。弹簧-杆系有限元分析结果与试验结果较为吻合,可为同类型结构的平面外稳定分析、设计提供参考。     

Buckling of unstiffened compression curved plates

Motivated by a specific example of a box arch of a bowstring bridge under erection in Belgium, a parametric study of the non-linear behaviour of curved plates under circumferential compression has been undertaken.The influence of the geometrical parameters, radius of curvature R and slenderness b/t, has been investigated by means of a finite element program and results are presented in the form of behavioural curves.Finally a general design formula for curved plates derived from parametric calculations is proposed for specific ranges of R and b/t that cover the main field of civil engineering structures.     

小议曲线桥直做的设计方法

介绍了曲线桥直做的设计条件，对桥型的确定和桥型的布置做了详细阐述，并对其进行了分析计算，结合具体的工程实例，对结构处理进行了分析论述，以达到推广该设计方法的目的。     

悬垂导线工程曲面的研究与设计

给出了定长母线沿两条异面垂直的导线运动而构成的一类新型工程曲面。根据实际需要可选用不同的类型母线来构造不同风格与类型的工程曲面。由于导线悬垂 ,导线的间距决定了这类工程曲面的高低落差 ,因此这类工程曲面可应用于对屋盖有落差要求的建筑景观的屋盖设计、大型体育场馆及会展中心网壳的设计及造型等。这类工程曲面的基础占地面积小 ,空间伸展范围大、工艺构造简单 ,施工方法容易 ,造型奇特且具有较好的欣赏性。在分析了这类工程曲面的性质后 ,给出了设计程序框图及在计算机上运行的实例     

Nonlinear elastic analysis of composite beams curved in-plan

A novel 3D elastic total Lagrangian formulation is developed for the numerical analysis of steel–concrete composite beams which are curved in-plan. Geometric nonlinearities are considered in the derivation of the strain expressions, and the partial interaction at the interface in the tangential direction as well as in the radial direction due to flexible shear connectors is incorporated in the unique proposed formulation, which is derived from considerations of fundamental engineering mechanics. Examples are presented to illustrate the effects of initial curvature, geometric nonlinearity and partial interaction on the behaviour of composite curved beams, which are compared with those based on more sophisticated but computationally less efficient ABAQUS shell element models and experiments reported in the literature. The results demonstrate that the developed formulation is accurate and effective in capturing the behaviour of composite beams curved in-plan, providing a highly efficient finite element.     

Design of horizontally curved plate girder webs containing circular openings

A simple design method to predict the ultimate shear capacity of horizontally curved plate girder webs containing centrally placed circular openings, and subjected to shear is presented in this paper. The solution is obtained by incorporating the effects of curvature and opening size to an equilibrium equation for straight girders containing web openings. It is observed from a parametric study that ultimate load carrying capacity drops linearly with increasing degree of curvature for curved girders having smaller web openings. No significant drop in ultimate capacity is, however, observed when the web opening size exceeds half of the web depth. Accuracy of the proposed equation is assessed by comparing the results with the corresponding finite element values as well as with available experimental results. A satisfactorily correlation has been observed.     

连续弯梁桥力学特性及设计对策分析

通过计算对比连续弯桥与直桥的不同受力特点,并对不同约束方式对梁受力的影响进行了分析,结合工程实例,找到降低弯桥扭转效应的有效方式,用以指导设计工作。     

主方支圆空间KT形管节点空间效应和极限承载力研究

以矩形钢管为弦杆、圆管为支杆的混合空间钢管结构因形式新颖、相贯线切割简单而在大跨空间结构中逐渐得以应用,但因支杆的几何效应和荷载效应,导致混合型钢管空间相贯节点承载力计算比较复杂。采用非线性有限元方法,应用自动步长增量法研究了主方支圆空间KT节点的空间几何效应和荷载效应。理论分析表明:相比杆件的几何效应,荷载效应对节点极限承载力的影响更为明显,T形支杆上较大的轴力将使K形支管处极限承载力显著下降。通过对空间KT形节点极限承载力的分析,绘制平面K形、T形节点和空间KT形节点承载力相关曲线,并提出计算公式供设计人员参考。     

济南黄河大桥支座节点设计

结合工程实际,对济南黄河大桥下弦支座节点的设计过程进行了论述,通过计算分析,验证了该支座节点设计的可行性,并提出了设计工作中应注意的问题,以促进大桥支座节点设计和研究应用.     

曲线桥梁几何设计

公路桥梁设计中位于曲线上的桥梁几何设计比较繁琐，既要照顾到纵横线形符合规范要求，又要与布孔及桥梁结构设计相适应，还要考虑到施工的可操作性。主要介绍了含有直线、缓和曲线、圆曲线的曲线桥梁几何设计，并结合工程实例提出了装配式梁桥在设计和施工中处理桥面超高，加宽的一些实用办法。