圆钢管法兰连接承载性能的有限元分析

法兰连接是钢管结构中常见的连接形式。圆钢管的法兰盘连接可以分为无加劲肋和有加劲肋两种形式。国外的相关资料中只有圆管无肋条件下的法兰盘厚度计算公式,国内有关法兰盘连接计算方法的规程尚未正式出台。针对圆钢管法兰盘连接,在由屈服线理论推导得到的理论公式基础上,对其承载性能进行了有限元分析。通过分析有限元计算结果,对理论公式进行了修正和改进,得到更为合理的设计方法。     

轴向拉力作用下圆钢管法兰连接节点承载性能的试验研究

以法兰板形状(圆板、环板)、法兰板厚度、螺栓至管壁距离、螺栓个数及强度等级、螺栓有无预拉力等为参数,针对圆钢管有、无加劲肋法兰连接,共进行了13个法兰连接节点轴向拉伸试验,得到了节点破坏形式及承载力。研究表明:法兰连接节点承载力与法兰板厚度、螺栓边距、螺栓个数及强度等级、法兰板形状等有关,预拉力对节点承载力影响较小。     

圆钢管刚性异形法兰轴拉承载力特性分析及设计方法

钢管塔结构构件普遍采用圆形法兰连接,大型杆塔的交叉材、斜材与主管相贯连接,支管采用与其垂直的圆形法兰连接接长;该连接法兰在一定程度上增大了节点域尺寸,可能造成节点过大给镀锌及运输带来困难。为此,研究开发一种法兰盘面平行于主管轴线的新型异形法兰。该法兰盘面形状为椭圆形,以法兰盘面与支管夹角为参数,开展轴拉荷载作用下刚性异形法兰承载力特性的非线性模拟,考察其轴拉荷载-变形特性及连接螺栓的受力特点。新型异形法兰轴拉承载力与圆形法兰基本具有相似的特性,但在轴拉荷载增大过程中,由于法兰盘面滑移导致连接节点轴向位移突然增大,荷载-变形关系继续线性增大并进入弹塑性阶段;滑移荷载与夹角和预紧力大小有关。连接螺栓受拉剪共同作用而发生弯曲,其应力最大位置位于两侧法兰板接触面。最后,提出异形刚性法兰的设计方法,包括法兰板、加劲肋及连接螺栓的强度设计理论。     

关于弯矩系数法设计法兰板厚的分析与研究

法兰连接是钢塔圆管构件之间的一种主要连接方式,其中,法兰板厚的设计是法兰设计的主要部分之一。国内不同规程与标准之间的法兰板最大弯矩系数不同,为设计者带来了疑问和设计困难。本文通过实例分析以及有限元建模论证,对比在不同规程条件下设计法兰板厚的情况,进而针对法兰板厚的设计过程做出了相应结论和建议。     

轴拉荷载下内置加劲肋内外刚性法兰承载力性能研究

结合国内外现有研究成果,在传统内外刚性法兰的基础上,提出一种内置加劲肋的新型法兰连接形式。采用ANSYS有限元软件,对含内置加劲肋法兰节点进行轴向拉伸参数分析,找出参数变化导致内外螺栓受力的不均匀度变化。结果表明:含内置加劲肋法兰比无内置加劲肋法兰较早达到屈服极限,且最大承载力略小于无内置加劲肋法兰;含内置加劲肋双圈法兰受力情况比较复杂,尤其是内置加劲肋两侧的螺栓轴力明显大于其他地方;内外圈螺栓受力不均匀度随内置加劲肋厚度的增大而增大。     

基于刚度分配法的弯剪组合螺栓法兰设计探讨

分析了螺栓法兰连接的变形协调原则,提出了一种新的螺栓连接计算方法——刚度分配法,通过实例对法兰连接不同计算方法的结果进行比较,得到应按螺栓分布情况对螺栓和连接断面进行校核的结论,为工程实际中法兰连接设计校核提供借鉴.     

输电线路钢管塔底法兰受力特性及连接刚度分析

输电线路钢管塔中钢管在底法兰连接处存在刚度削弱现象,而现行相关规范底法兰节点的设计基于强度理论,并未考虑节点的连接刚度。通过25组刚性底法兰的轴拉受力分析,研究底法兰的受力特性和连接刚度,考查底法兰板厚度、内外边距、加劲肋厚度和高度以及螺栓规格和数量对底法兰受力特性和连接刚度的影响规律。研究结果表明:在一定范围内,增加法兰板厚、内边距、加劲肋厚度和高度可以有效地提高底法兰的抗弯刚度;超出此范围,法兰板厚的变化对抗弯刚度影响不大;低于此范围时,法兰板厚的减小会较大程度地降低其抗弯刚度;外边距对抗弯刚度的影响较小。     

钢管结构法兰连接节点拉弯承载力简化设计方法

法兰连接是钢管结构中一种重要的连接形式,拉、弯作用是法兰连接节点的主要受力工况。国内外现存的法兰连接节点在拉、弯作用下的承载力验算公式很少,且未能全面考虑节点的受力特性,有明显的不足。利用屈服线理论,得到了由法兰板厚度控制的法兰连接节点拉弯承载力计算公式,并与可靠的有限元计算结果相比较,证明了所提出的理论计算公式的合理性和适用性,可为法兰连接节点拉弯设计提供参考。     

轴拉荷载下内外法兰连接屈服承载力试验研究

为研究超高钢管输电塔内外法兰连接在轴拉作用下内外圈螺栓力的分布规律及内外法兰连接屈服承载力计算方法，对10个具有不同参数的内外法兰连接试件进行了轴向拉伸试验；利用经试验验证的有限元模型，进行了外、内圈螺栓力比值(螺栓力比值η)的参数敏感性分析；将内外法兰连接等效为弹性转动约束梁提出了力学模型和螺栓力比值的理论计算式。试验结果表明：内圈和外圈的螺栓力并不相等，法兰连接屈服承载力小于内外圈螺栓屈服承载力之和；在弹性阶段，内外法兰连接的螺栓力比值保持不变；在弹塑性阶段，内圈和外圈的螺栓力随外荷载增加趋于一致。参数敏感性分析和试验结果均表明，螺栓力比值随螺距比、螺栓数量、法兰板厚度和钢管径厚比的增加而单调增加。是否考虑内外螺栓力不等所得的屈服承载力之比的最小值为0.8。螺栓力比值理论计算式很好地阐释了试验及参数敏感性分析获得的螺栓力比值随参数变化的规律，计算结果与试验和有限元结果吻合良好。由62 382个内外法兰连接模型的有限元计算结果与理论结果之比的均值为1.0,变异系数为1.3%,螺栓力比值理论计算式适用于钢管径厚比为40～100的内外法兰连接。     

输电钢管塔双层塔脚法兰受力性能试验研究及有限元分析

提出了一种适用于输电钢管塔塔脚的双层法兰节点连接型式,指出其上、下法兰板厚度的确定是该法兰节点设计的难点。为分析双层塔脚法兰的受力性能,以榕江大跨越塔工程为背景,设计了1：2.9缩尺模型试件进行静力试验,并对试验模型进行有限元非线性数值分析。结果表明：双层塔脚法兰受力合理,可用于实际工程;在进行双层塔脚法兰设计时,其螺栓、肋板及焊缝可按传统法兰设计;上、下法兰板厚度可按三边固支一边自由的矩形板受等效均布压力计算确定;鉴于上法兰板实际受力性能比等效均布荷载作用下差,其荷载应进行调整,建议调整系数取1.6;对于下法兰板,由于实际受力时三边约束与理论计算时存在差异,其厚度可以折减,建议折减系数取0.85。     

新型快开盲板的密封结构研究与有限元分析

叙述一种采用白紧密封方式的,由锁环连接的新型快开盲板结构。并采用先进的有限元分析,依据JB4732的要求对快开盲板进行线性化应力评定,证明了这种盲板的密封方式安全可靠,结构和应力分布合理。     

考虑法兰影响的排风罩理论计算方法

通过对汇流流动特性的研究,对法兰参数变化所致气流参数变化的规作了理论分析,得到了与实验结果吻合良好的理论公式,采用微元江流理论建立的罩口气流计算式,可得到不同尺寸法兰排气罩气流流动的理论公式。     

高颈法兰的计算方法研究

作为一种新型钢管连接型式,高颈法兰综合了刚性法兰和柔性法兰的特点,并具有加工自动化程度高、整体性好等优点.本课题的前期研究表明:在受力过程中,柔性法兰中法兰板外边缘相互抵紧,法兰板根部处随着荷载的增加而张开,总体上表现出柔性的受力特点,法兰板的受力模式为简支梁形式;而高颈法兰中法兰板的外缘和根部则均随着荷载的增加而张开,总体上表现出刚性的受力特点,法兰板的受力模式为悬臂梁形式.最后,基于高颈法兰的受力模式,提出了高颈法兰中法兰板应力的简化计算公式,按该简化公式计算的结果与试验值之间的误差在10％以内.     

型钢混凝土柱翼缘开孔缺损率限值及补强分析

针对建筑结构中混凝土梁截面宽度比柱型钢翼缘宽度小的情况,提出混凝土梁内主筋穿过型钢混凝土柱内型钢翼缘连续配置的超规范节点形式,探讨型钢混凝土柱型钢翼缘开孔缺损率的限值、开孔后的补强方式及计算方法等有待解决的问题。     

组合框架梁有效翼缘宽度试验分析

钢与混凝土组合梁的设计和分析中,通过引入有效翼缘宽度的概念考虑混凝土翼板中剪力滞后的影响。在组合框架的试验基础上,对组合框架梁的有效翼缘宽度进行了分析,并与我国规范GB50017—2003、欧洲规范4和英国规范BS 5950计算结果进行比较。结果表明,由试验实测应变计算的有效宽度均大于规范取值,而由实测挠度反算的有效宽度均小于规范取值,规范中推荐的有效宽度值用于计算组合框架梁的变形和刚度是偏于不安全的。     

单管通信塔底部连接节点受力性能研究

单管塔与其基础相连主要通过预埋在基础内的地脚螺栓连接固定,在计算地脚螺栓内力时,现有国家及行业标准规范并没有明确的计算方法.本文通过有限元来模拟分析底法兰、基础、地脚螺栓及其螺母间的受力状态,确定底法兰相对合理的旋转轴,确定旋转轴后采用《高耸结构设计规范》(GB 50135-2019)中半刚接法兰节点公式计算地脚螺栓最...     

框架结构梁端截面有效翼缘宽度的有限元分析

采用ABAQUS软件中非线性有限元分析常用实体单元C3D8R模拟混凝土框架及现浇板,杆单元T3D2模拟钢筋,建立了钢筋混凝土框架结构非线性有限元模型,分析了梁端截面有效翼缘宽度在弹性阶段和弹塑性阶段的取值情况,提出了有效翼缘宽度b,的计算方法。     

柔性法兰节点试验分析及简化计算方法研究

柔性法兰是一种形式简洁、便于施工的钢管连接形式。以柔性法兰节点足尺试验为基础 ,分析柔性法兰在拉弯荷载作用下的受力特点及计算参数研究 ,并提出其简化计算方法。     

三种复合玻纤风管法兰连接防冷桥结露实验研究

归纳并设计F型、T型和J型三种复合玻纤风管法兰,通过自制的实验装置对它们的温度及J型管道表面温度进行测试,分析了J型法兰温度随环境温度及风管内气流温度的变化规律和J型法兰风管表面温度的分布状况。结果表明J型法兰不会结露,其性能优于F型及T型法兰。     

新型法兰密封用垫片的设计

论述了传统的法兰密封用垫片存在的问题、法兰密封用垫片的密封原理和泄漏形式、燃气管道法兰密封现状、法兰接口泄漏的主要影响因素,介绍了专利产品新型法兰密封用垫片的设计特点、试验及应用情况。