钢管混凝土加劲环管板节点受力性能研究

为研究钢管混凝土加劲环管板节点在轴向拉力作用下的受力性能,开展了3个节点试件的单调加载试验,分别得到了管板节点加强前后的荷载-位移曲线和破坏模式。试验结果表明：SPR节点在单调荷载作用下主管和加劲环发生局部屈曲,表现为延性破坏;CFT节点在荷载作用下主管壁发生剪切破坏,荷载-位移曲线没有明显的屈服段,表现为脆性破坏;CFTR节点在荷载作用下,连接板处加劲环发生剪切破坏,同时加劲环局部V形屈曲;加劲环能够明显提高管板节点的承载力,同时改善节点的塑性性能;相较于主管外设加劲环,主管内部填充混凝土具有更好的承载力提升效果,节点的刚度变大但塑性性能变差;钢管混凝土加劲环管板节点具有加劲环和混凝土的双重特性,在显著提高节点承载力的同时保障节点塑性性能。在264个有限元模型参数分析的基础上,得到了双加劲环管板节点受拉承载力的计算方法,给出了加劲环厚度和宽度组合的设计建议。基于极限分析的塑性铰线方法,推导出SP节点和SPR节点极限承载力的理论计算模型,计算结果与有限元结果吻合较好。     

XX形空间相贯节点受力性能有限元分析

复杂空间相贯节点广泛应用于大型空间结构中,目前规范尚无正确完善公式计算其承载力.为研究这类复杂空间相贯节点的受力性能和提出合理的构造改进措施,根据某实际工程,选择同时承受较大轴力和弯矩的XX形空间相贯节点进行有限元分析,并提出5种改进措施来改善节点的力学性态.分析结果表明,增加首先“破坏”支管的壁厚不能显著提高极限承载力;支管与主管汇交处设置加劲肋可以改善节点域的应力分布;在靠近节点域的支管内设置加强板可提高节点极限承载力;支管与主管之间交汇处设置贯穿加劲肋可显著减小主管的变形.     

带肋异形K形相贯节点静力性能研究

首先对带肋异形截面K形相贯焊接节点进行缩尺模型试验,分析了节点在复杂受力工况下的应变发展过程,随后建立并验证了带肋异形K形相贯节点有限元模型。通过有限元计算对比分析了带肋节点和不带肋节点的应力分布、破坏模式和极限承载力,最后计算比较了节点在不同内外加劲厚度条件下的极限承载力。结果表明内、外加劲能够有效降低节点相贯区域应力,带肋节点相贯区达到材料断裂应变而发生破坏,带肋节点的极限承载力为不带肋节点的1.8倍,增大加劲板的厚度也可一定程度增大节点极限承载力。     

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。     

加劲相贯焊K型节点承载力试验研究及设计计算方法

加劲相贯焊K型节点在传统相贯焊K型节点的基础上添加了加劲板,可以有效提高承载力。为得到加劲相贯焊K型节点的设计计算方法,开展了试验和理论研究。设计了具有不同节点尺寸参数的9个试件进行试验研究,同时进行相应的有限元计算分析。研究表明:加劲相贯焊节点承载力增加的部分随加劲板宽度与直径之比的提高而提高。加劲相贯焊节点的破坏模式除表现出传统相贯焊节点破坏特征外,还出现加劲板焊缝开裂和支管拉裂等破坏模式。结合69个试件的有限元计算分析结果和试验结果,回归得到了承载力简化计算方法,该方法兼具经济性和安全性。     

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。     

钢管塔正负偏心K形相贯节点的极限承载力研究

现有《钢结构设计规范》公式没有明确反映偏心距对节点承载力的影响。为了考察偏心距对钢管K形相贯节点的承载力的影响规律,建立偏心钢管相贯节点有限元模型,研究偏心相贯节点的受力机理;同时分析主管轴压力、加劲肋对节点承载力的影响规律。分析结果表明:偏心节点和无偏心节点破坏模式基本相同;偏心距影响节点承载力,负偏心增大有利于提高节点的极限承载力,正偏心降低节点极限承载力;而且相对正偏心而言负偏心对极限承载力影响更大。相贯节点的承载力模拟值比规范计算值大10%～30%,即规范公式计算结果偏于保守。     

平面外弯矩作用下加劲肋加强T形方钢管相贯节点极限承载力研究

方钢管T形相贯节点承受平面外弯矩作用是与其它工况一样重要的一种工况,但目前规范中对这种受力模式下的加劲肋加强节点承载力计算公式没有规定,这影响着工程设计的效率与质量。在经试验验证有限元分析准确性的前提下,进行参数化分析和回归分析。结果表明:加劲肋加强节点的极限承载力是无加强节点的2.6倍,承载力提高系数ψ随加劲肋与主管厚度比τ、加劲肋与主管宽度比η的增加而增加,其中参数η的影响更大,提高系数ψ随β增加而减小。在无加劲肋方钢管相贯T形节点平面外受弯承载力计算公式的基础上,通过参数化分析得出有加劲肋时方钢管T形节点平面外弯矩作用下极限承载力计算公式,为这类节点的继续研究和工程应用提供了参考。     

加劲板对钢空腹夹层板剪力键剪切性能影响研究

剪力键是空间钢网格结构的核心构件,其剪切性能对整体结构抗剪能力影响很大。为研究加劲板对钢空腹夹层板剪力键剪切性能的影响,运用ABAQUS通用有限元软件,建立了有无竖向加劲板两组节点纯剪切状态下的数值模型。研究剪力键节点的抗剪性能,选取了竖向加劲板宽度和厚度对节点极限承载力进行参数分析,进而研究了竖向加劲板宽厚比对节点承载力的影响。研究结果表明：纯剪切状态下,有加劲板的构件承载力明显高于无加劲板的构件。竖向加劲板的设置,使得T型钢上(下)肋和方钢管可以整体协同受力,使剪力键节点域的受力更加均匀。竖向加劲板宽度和厚度对剪力键节点域承载力影响较大,给出了竖向加劲板宽厚比的建议取值范围,研究结论可为工程设计提供理论参考。     

太原南站空间多支管焊接相贯节点极限承载力的影响因素分析

基于有限元方法对空间多支管焊接相贯节点的应力分布、变形分布及节点域塑性区的扩展过程等力学性能进行分析.主要探讨支管不同受力特征、节点域构造不同措施和加劲板厚度对节点极限承载力的影响,并与规范推荐公式进行对比.分析结果表明:该相贯节点极限承载力为设计载荷的2.85倍,节点构造合理且安全可靠;支管不同受力特征对节点极限承载力影响较大,尤其以平面外杆件受拉较为不利,最大削弱10.9%;节点域不同构造措施对节点承载力有一定影响,横隔板数量不起决定作用,而与位置有关,最大相差4.9%;加劲板厚度对承载力影响不大,仅相差2.4%.     

T形钢管混凝土插板连接节点受弯性能研究

采用精细化有限元分析方法对T形钢管混凝土插拔连接节点的平面内受弯性能进行了研究.首先通过与试验结果进行对比,验证了精细化有限元模型的正确性和准确性.在此基础上研究了主管壁厚、支管壁厚、主管形式和混凝土强度对节点破坏模式和承载力的影响.结果表明,钢管混凝土插板连接节点的破坏模式和钢管插板连接节点不同,为主管冲剪破坏和支管...     

空间圆管内加劲相贯节点静力承载力试验

通过对2组共4个空间复杂钢管节点的静载性能试验研究,讨论不同构造对应力传递途径和破坏模式的影响。在专门设计一套空间自平衡加载装置上进行缩尺试验模型的加载,得到两组节点不同内加劲形式下的承载力极限状态。根据试验得到的破坏模式给出节点设计的合理建议:67FB组节点两种内加劲方式均满足承载力要求;67EB节点则应在底座钢管内设置十字加劲肋并与主管可靠施焊,以获得足够的承载能力。     

平面K形圆主管方支管节点承载力试验研究与有限元分析

对平面K形圆主管方支管节点的承载力进行试验研究,进行了5个空钢管节点和1个主管内灌混凝土节点的静力单调加载试验。介绍了节点试验方案,考察了节点的受力性能、破坏模式和承载力,给出了试件支管的变形曲线以及折算应变曲线,并对支管壁厚、主管内浇灌混凝土对节点承载力、刚度和延性的影响进行了分析。试验结果表明：现行国内外规范中圆钢管和方钢管节点承载力计算值明显低于试验值,已有的计算公式都不能准确计算圆主管方支管节点的承载力;增加支管壁厚改变了节点的破坏模式并明显提高了节点承载力和延性;主管内灌混凝土虽提高了承载力和初始刚度但延性并没有得到显著提高;圆主管方支管节点区域的变形主要源于受拉支管的局部变形。在节点破坏模式、变形曲线、承载力和塑性发展等方面将有限元计算值与试验结果进行比较,结果吻合良好,可以作为进一步分析的基础。     

Strength of tubular welded joints of roof trusses in Shanghai Qizhong Tennis Center

Static strength of multi-planar welded joints with seven brace members and one chord member made of circular hollow sections is investigated in the paper, based on the engineering practice of moveable roof trusses of Shanghai Qizhong Tennis Center. Firstly, comparative experiments were carried out on two model joints with a scale of 1:3. One joint was not reinforced, whereas the other was reinforced with ring stiffeners inside the chord member. Failure mode, stress distribution, plastic-zone development and ultimate load capacity of the joints were investigated, and effects of the ring stiffeners on the joint behavior were observed through the experiments. Secondly, finite element analysis of both the tested model joints was performed. The calculation results are in a good agreement with the experimental results, which indicated that the numerical analysis was quite effective. Finally, the strategy for enhancing strength of the complicated joint is discussed. Parameters study on the constructional details of ring stiffeners was carried out using FE method. The present research shows the multi-planar circular hollow section joint with high ratio of diameter to thickness of the chord and multiple braces is liable to chord plasticity under axial tension and compression on the braces. For the design of the joint, it is suggested that the ring stiffeners are installed insider the chord to meet needs of enough stiffness and strength. Both position and number of the stiffeners should be carefully determined based on the axial forces on the braces and their diameters. The stiffener thickness should not be less than the chord thickness, and the diameter of the hole at the center of the stiffener should not be greater than half of the chord diameter.     

上海旗忠网球中心屋盖支座圆管节点强度研究

以上海旗忠网球中心可开闭屋盖支座节点为工程背景,探讨了由7根支管和1根主管焊接而成的复杂空间多支管节点静力强度。首先进行了两个1∶3的缩尺模型节点静力对比试验,一个节点的主管中不设置加劲板,另一个节点在主管内设置了环向加劲板。试验研究了节点的破坏模式、应力分布、塑性发展、承载能力,观察了加劲板对节点性能的影响。其次,应用有限元方法对两个所试验的模型节点受力性能进行了数值分析,将计算结果与试验结果作了比较,表明有限元数值分析有效可靠。最后,讨论了增强复杂管节点强度的措施,进行了环向加劲板构造参数的有限元分析。研究表明主管径大壁薄、多支管的空间圆管节点在支管有拉有压的情况下很容易发生主管屈服破坏,设计时建议在主管内布置环向加劲板来保证节点刚度和强度,须根据支管轴力大小、拉压性质、支管与主管相交位置等因素来精心设计加劲板的位置和数量。加劲板的厚度不宜小于主管的壁厚,加劲板中心开孔的直径不宜大于0.5倍的主管直径。     

中空夹层钢管混凝土-钢管K形搭接节点抗震性能试验研究

主管为中空夹层钢管混凝土，支管为空钢管的K形搭接节点，按主圆支圆和主方支圆两种形式加工制作了4个节点，对节点两个支管通过同步往复加载，研究主管通过夹层混凝土加强的K形节点破坏模式、承载力、耗能性能等。分析了试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性系数、能量耗散系数等抗震性能指标。结果表明：未加强节点的破坏模式为主管表面塑性破坏，主管夹层灌混凝土的加强节点为支管拉裂破坏；主管夹层灌混凝土提高了节点的刚度和承载力，对于方管尤为显著，但对节点的延性影响不大；相比主圆支圆的未加强试件，夹层灌普通混凝土和粉煤灰混凝土的试件承载力分别提高了43.7%和52.1%，节点累积耗能分别提高了57.6%和64.0%；相比主方支圆未加强试件，夹层灌普通混凝土和粉煤灰混凝土的试件承载力分别提高了66.7%和64.7%，节点累积耗能分别提高了39.8%和21.7%，但主管夹层灌普通混凝土和灌粉煤灰混凝土对节点的加强效果区别不大。利用ANSYS软件对试验试件进行有限元分析，分析结果与试验结果吻合良好，并选用主管空心率、支主管直径比及支管径厚比进行参数分析。分析表明：随主管空心率的增大，节点耗能能力和承载力有所减小；随支主管直径比的增大，节点滞回曲线趋于饱满，耗能能力和承载力提高；随支管径厚比的增加，节点的滞回曲线的饱满度降低，节点承载力和耗能能力均呈下降趋势。     

加强型空间复杂节点试验研究

本文对5个加强型空间复杂节点在轴向荷载作用下的受力性能进行了静力加载试验。采用多功能反力加载系统进行加载试验,考察节点的应力分布状况、传力路径和破坏形态。研究表明,合适的插板放置方式不仅能够增加施工便利性,还能够改变节点的传力路径、减少主管的变形,进而大幅度提高节点承载力。5个试验节点均具有一定的安全储备,节点构造方式可行有效。     

变电站钢管塔架多支管空间节点受力性能研究

以青海佑宁750kV变电站塔架的复杂节点为背景,对两类空间多支管梁、柱节点进行了静力加载试验和非线性有限元分析。试验中采用足尺模型,试验装置为具有足够刚度的自平衡框架,制作梁、柱节点试件各2个,采用主动与被动加载相结合的试验加载方案。试验得到了节点的破坏模式、荷载 位移曲线、荷载 应变曲线及受力特性。在此基础上,建立了复杂节点的非线性有限元模型,并对节点的承载性能进行了分析。结果表明：主管部分属于节点的薄弱部位,两类节点都发生了主管凹曲变形破坏,且未出现支管和焊缝的破坏;另外,梁节点两试件出现了支管插板及其加劲板的受压弯曲破坏;加载至设计荷载值时,两类节点所有测点基本处于线弹性工作状态,且节点承载力富余较大,表明节点设计较安全。参数分析表明,主管径厚比 γ 对节点承载力影响显著,支主管直径比β₂及厚度比 τ₂对节点承载力具有一定影响;梁节点中,γ较小时,β₇对节点承载力影响较大;β₄、τ₄、β₅节点板与主管厚度比τ_J及插板与主管厚度比τ_c对各自节点承载力基本无影响。     

圆钢管混凝土K型焊接管板节点受力性能试验

为研究格构式钢管混凝土风力发电机塔架K型焊接管板节点的受力性能,进行了4个圆钢管混凝土K型焊接管板节点的单调静力加载试验和1个空心圆钢管K型焊接管板节点的对比试验,探讨了该类节点的破坏模式、极限承载力以及节点区应力分布和发展规律,研究了各试验参数对节点受力性能的影响。试验结果表明:塔柱内混凝土的填充使得焊接管板节点的破坏模式由节点交汇处塔柱管壁塑性变形失效转变为节点板失效和腹杆失效;节点的极限承载力大幅增加,变形减小;节点几何参数和构造参数的变化对试件受力性能的影响较大;当节点板中部设置加劲肋时,节点的承载力提高,节点板平面外失稳得以避免;当节点极限承载力由腹杆屈曲或屈服承载力控制时,在一定范围内随着腹杆与塔柱管径比和壁厚比的增加,节点的承载力提高。     

具有内加劲肋的空间多支管的圆管节点性能研究

以上海旗忠网球中心可开闭屋盖的关键节点为工程背景,对主管内部具有加劲肋的空间多支管的焊接节点性能进行了试验研究和数值分析。探讨了复杂管节点试验的加载方法,描述了节点的塑性应变、破坏形式和机理以及加劲肋的构造效应。节点具有较高的承载力,主管内加劲肋的设置有效提高了节点刚度和强度,改变了节点破坏的形式。增加加劲肋的数量或者厚度有助于增强节点强度,但合理安排加劲肋的位置比增加数量更为重要,随着加劲肋数量增多,厚度的作用减弱。