钢管塔法兰套管相贯节点有限元模拟研究

从目前的应用来看,大跨越钢管塔支管与支管的连接形式多为插板连接、法兰连接和相贯焊接。钢管塔法兰套管相贯节点的提出主要用于改善现有连接形式所存在的强度、刚度与施工方面的不足。本文运用有限元软件ANSYS对新型法兰套管相贯节点模型进行弹塑性大变形分析,研究其受力性能及破坏机理,并验证不同建模形式下数值模拟的可行性。     

Q345十字插板X型钢管节点受压承载力特性研究

介绍了钢管塔结构的横担—主材连接方式,开展了Q345十字插板X型钢管节点受压承载力试验研究;研究了节点的承载力—变形特点、破坏模式,探讨了节点的承载力计算理论,试验研究表明支管受压时十字插板钢管节点发生受压局部屈曲破坏,节点承载力计算值与实验值比较表明日本钢管塔结构的十字插板节点承载力计算理论可以应用于节点的承载力计算,且具有良好的精度。     

基于钢管控制的插板连接节点受弯性能研究

结合试验研究和理论分析对钢管插板节点受弯性能做了初步探索,以1/4(1/2)环形加强板节点为基础,根据钢管能量理论和虚功原理,推导出基于钢管控制的插板连接节点受弯极限承载力公式,并与日本《输电线路钢管塔制作基准》作了对比分析。结果表明:该理论分析模型的适用性较好,对工程设计有一定的理论意义和适用价值。     

钢管塔横担与塔身连接节点极限承载力研究

通过对钢管塔横担与塔身连接节点进行有限元计算和节点板受力分析,确定了节点的简化原则。利用简化节点对相关文献中的全环板节点试验进行了计算,结果验证了简化节点的有效性。对简化节点进行参数敏感性分析,结果表明:主管直径、主管壁厚、环板厚度和环板高度对极限承载力有显著影响。利用最小二乘法拟合得到简化节点的极限承载力建议公式,并与日本《输电线路钢管塔制作基准》中的公式和其他文献中的试验数据作了对比。结果表明:建议公式的适用性较好,可为类似节点的设计提供参考。     

不同十字节点承载力特性试验研究和理论分析

针对钢管塔结构的主管—横担连接方式,对不同加劲板十字节点进行了试验研究,并探讨了环向加劲板对十字节点承载力特性和变形性能的影响因素。在此基础上提出了该类节点的计算方法,可供实际工程使用。     

输电钢管塔空间KK型管板连接节点极限承载力

空间KK型管板连接节点作为输电钢管塔中最主要的节点型式,其安全性是整个塔架结构安全的重要保证。相比较于平面K型节点,在考虑实际结构中节点空间效应后的KK型节点的受力性能更为复杂。在平面K型管板节点的试验研究基础上,对两类空间KK型管板节点展开参数化分析,重点讨论了节点几何尺寸参数和主管轴压应力比等因素对节点极限承载力的影响变化规律。结合大量有限元参数分析所得计算结果,并综合考虑各种因素对节点极限承载力的影响,提出了空间KK型管板连接节点在主管管壁局部屈曲破坏模式下的极限承载力建议计算方法。     

窄基钢管塔小夹角K型管-板节点设计计算方法及中外标准比较

窄基钢管塔中的K型管-板节点中的主管与支管夹角相对较小。通过非线性有限元分析,指出了小夹角节点和常规节点在力学特征上的异同,对中外相关技术标准的设计计算方法和其适用条件进行比较分析。当夹角小于30°时,不再适用标准的计算方法;考虑支管引起的轴力对承载力的影响,推导了设计计算方法,将计算结果与国内外相关标准、有限元分析结果进行比较,表明所提出的表达式能更为准确地反映小夹角K型管-板节点的承载力。     

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。     

多尺度钢管塔法兰套管相贯节点有限元模拟分析研究

现有的大跨越钢管塔支管间的钢管节点连接形式主要分为相贯焊接、插板连接与法兰连接。本文针对以上3种连接形式存在的强度、刚度与施工等方面的不足,提出了新型钢管塔法兰套管相贯节点的连接形式。基于大型有限元分析软件ABAQUS对不同尺度下法兰套管相贯节点进行了弹塑性分析,研究其受力性能与破坏机理,为该类新型节点设计提供一定参考。     

无加劲肋螺栓连接X型钢管节点的单轴力学性能试验及有限元分析

目前,在国内外钢结构及输电塔的设计标准中,均未涉及采用螺栓连接的无加劲肋钢管节点极限承载力的计算方法。针对4个无加劲肋的螺栓连接X型钢管节点试件,对其进行了单轴拉、压承载力试验研究,并对中国Q/GDW 391—2009《输电线路钢管塔构造设计规定》、日本JSTA-1995《输电线路钢管塔制作基准》的承载力计算结果与有限元计算结果进行比较。此外,对该类节点的破坏模式、荷载-变形关系及环板应力-应变关系进行了分析。结果表明:无加劲肋螺栓连接钢管节点在受拉、受压条件下的破坏模式为环板面外失稳,采用Q/GDW 391—2009计算的极限承载力偏保守,特别是在受拉条件下富裕度较大,而有限元计算结果显示出较好的一致性。     

高耸钢管塔的节点应力分析

在高耸钢管塔结构设计中，常规的钢管节点简化计算理论过于粗糙，使设计人员不能了解节点局部区域的受力状态，从而在设计中无法准确把握结构设计的安全系数。因此，以一个钢管塔的初步设计为例，应用有限元软件分别采用板壳单元、实体单元两种计算模型对钢管节点的局部应力进行了分析，并与简化计算理论的结果对比，得出了一些分析结论，对该类结构的设计具有重要的实用价值。     

铸钢相贯节点的设计与研究

通过对铸钢相贯节点的系统研究,归纳提出了铸钢相贯节点的类型,探讨了该类节点的设计过程与计算方法,提出了一些设计建议,并结合工程实例,具体研究了该类型节点的设计与计算.本文的研究结果不仅对推广铸钢相贯节点在工程中的应用具有一定的实际意义,而且可为即将编制的铸钢节点规范提供参考.     

钢管输电塔环形加肋节点承载力分析

通过试验对1/4和1/2环形加肋钢管插板连接节点基于钢管控制的极限承载力进行了研究。在此基础上,根据能量理论和虚功原理,提出了适用于估算此类节点极限承载力的分析模型,用数值分析方法得出了节点极限承载力,并与试验结果、有限元和AIJ计算结果进行了比较,证明该理论分析模型的适用性较好。     

特高压输电线路钢管塔设计关键技术与试验研究

本文所论工程1000kV淮南-上海(皖电东送)输电线路,是我国第1条百万等级的双回路特高压线路,电压等级高、导线截面大、平均塔高超过110m,采用钢管塔结构技术经济优势明显。加工产能是制约钢管塔应用最主要的原因,本工程设计中,在广泛调研和充分吸收国内外先进设计理念的前提下,提出了钢管塔标准化设计,应用带颈锻造法兰、标准化插板管头并规范和统一了可供设计选用的钢管系列规格库,为皖电东送工程钢管塔设计的安全可靠、制造加工的规范高效创造了条件。本文同时论述了工程进行的1基科研试验塔、8基工程真型塔和1基Q46科研试验塔的真型实验,以及相关的钢管、法兰、插板、节点、高强度螺栓等一系列试验研究。试验结果进一步指导和完善了钢管塔的设计,在计算模型、主材径厚比、结构布置、加劲板设置和构造处理等方面对钢管塔设计有了新的理解和认识。     

穿心暗牛腿钢管混凝土柱单梁节点空间非线性有限元分析

钢管混凝土柱与梁的节点构造和受力分析是钢管混凝土柱研究与应用的关键技术。利用“Ansys”有限元分析软件 ,对穿心暗牛腿钢管混凝土柱与现浇钢筋混凝土梁的单梁节点进行了空间非线性有限元分析 ,研究了垂直对称荷载作用下该节点内的应力分布情况和内力传递机理 ,并与试验结果进行了比较 ,结果表明 ,建立的有限元模型较为准确地揭示了结构的实际受力特点。根据分析结果 ,给出了节点构造的改进意见     

矩形钢管贯通式节点抗弯性能研究

本文研究矩形钢管贯通式节点的抗弯性能。进行了5组试件平面内和平面外的弯曲试验。通过试验数据和相应的有限元计算,分析了节点几何特征对传力机理和变形的影响。研究指出,管件在节点区的非直接过渡造成的传力路径弯折和应力集中,是造成贯通式节点弱刚度、低强度的主要原因;采用与钢管等壁厚的节点,将使节点屈服承载力低于相连管件的边缘屈服弯矩。本文指出基于弹性阶段刚度评价的节点分类与基于节点承载力极限状态的分类是有区别的。在大量有限元算例的基础上,回归出节点弹性弯曲刚度的计算公式,并提出了适用于一般计算软件的分段变刚度模型。实际工程算例表明,虽然对于某些以稳定控制设计的结构可以采用这类节点,但在结构非线性分析中,必须考虑节点有限刚度的影响。     

方钢管混凝土柱新型节点和异形柱在住宅钢结构中的应用

介绍了住宅钢结构的发展概况,提出了两种方钢管混凝土柱与H型钢梁连接的新型刚接节点——外肋环板节点和隔板贯通节点,分析了方钢管混凝土异形柱的特点。结合一栋6层钢结构住宅工程,阐述了这两种新型节点的构成和优点,并设计了分别应用于角柱、边柱和中柱节点的不同节点形式。设计了应用于异形柱结构中的L形、T形和十字形柱的外肋环板节点和隔板贯通式节点,提出了一体化的外肋环板节点和隔板贯通式节点,并分析了其在结构中不同部位的应用,为在工程中进一步推广应用这两种新型节点和异形柱结构体系奠定了基础。     

削弱梁端的方钢管混凝土柱-钢梁栓焊连接节点的有限元分析

对内隔板式方钢管混凝土柱-钢梁栓焊连接节点提出了三种新型的梁端削弱方式,应用通用程序ANSYS对其进行三维非线性有限元分析,将计算结果与无削弱节点、狗骨式节点的分析结果进行对比。研究结果表明:翼缘开孔和翼缘腹板同时开孔的削弱方式能使梁端塑性铰明显外移,防止连接节点脆性破坏,可供实际工程设计参考。