圆管相贯节点的承载力性能研究

采用A nsys非线性有限元分析软件,对Y型圆管相贯节点主支管在承受拉应力和压应力不同的轴向力组合作用下节点的承载力性能和应力分布规律进行分析,对节点提出加强措施.分别在主支管相贯区鞍部设一个加强环以及在相贯区鞍部和冠部设3个加强环,并对加强环的尺寸进行改变.研究了不同节点的承载力和变形性能.并对加强环节点进一步提出改进措施,为工程设计施工提供有益的参考.

环口板加强型T型管节点滞回性能的试验研究

为了研究环口板加强对T型圆钢管节点滞回性能的影响,分别对一个未加强T型和一个环口板加强型T型圆钢节点进行了循环荷载的拟静力试验研究。试件测试结果表明:由于环口板增加了主管在焊接部位的刚度,改变了管节点的破坏方式,将未加强管节点的焊缝周围破坏转移到环口板周围破坏。基于试验测试得到的两个试件的滞回曲线,发现采用环口板加强的T型圆钢管节点的滞回曲线更加饱满,滞回环包围的面积明显大于未加强的T型圆管节点,说明加强后的圆钢管节点能够更好地抵抗动力荷载。此外,还进行了试件的延性比和能量耗散比分析,发现加强型管节点具有更好的延性。

圆钢管混凝土T型节点在轴向作用力下静力性能研究

T型圆管节点在支管轴向力作用下,破坏位置一般出现在主管表面的焊趾处.主要是因为主管的径向刚度远小于支管的轴向刚度,并且节点部位存在较大的应力集中.为提高T型管节点的静力强度,可通过在主管中填充混凝土以提高其径向刚度来实现.为了研究主管填充混凝土对T型管节点静力强度的影响,用有限元分析软件(ABAQUS)首先对6个模型分别在支管轴向压力和拉力作用下进行分析,结果发现主管中填充混凝土对节点静力强度的提高是非常有效的.同时得出主管填充混凝土与未填充混凝土节点不同的破坏模态.然后,对圆钢管混凝土T型节点进行参数分析,参数主要包括主管厚度T、支主管管径比β、主管的径厚比2γ、钢材屈服强度fy、混凝土抗压强度fc.通过参数分析,得出T型圆钢管混凝土节点静力强度随不同参数的变化规律.

圆管结构相贯节点几个设计问题的探讨

本文探讨了圆管结构相贯节点设计中的若干问题。主要内容包括 :应用相贯节点的必要条件 ,各国钢管结构规范比较 ,圆管节点的特性及其加强 ,以及空间结构中的相贯节点。

加劲正交X型圆钢管相贯节点极限承载力分析

为改善正交X型圆钢管相贯节点的节点核心区域传力路径中断的问题与确定加劲板合理设计尺寸,利用有限元分析软件ANSYS对正交X型圆钢管相贯节点进行了弹塑性极限承载力分析.通过比较分析钢结构计算结果和有限元分析结果,得到了X型圆钢管相贯节点在支管受压时节点的破坏模式及加劲板的合理设计尺寸.结果表明:相同主次管尺寸下,加劲相贯节点较无加劲相贯节点的极限承载力提高了约24%;对加劲正交X型圆钢管相贯节点,加劲板的尺寸选取应该在0.75≤δ≤1.5,1.1≤τ≤1.7的范围内.

用外加劲肋加固T型圆钢管节点的试验研究

T型圆钢管节点主管轴向刚度较大,径向刚度较小,当通过支管向主管传递轴向力时,往往因为主管节点处径向承载力不够而发生较大变形甚至破坏,造成对支管强度的浪费。本文提出用外加劲肋加固T型节点,材料和施工成本较低。通过3组不同支管主管外径比的T型圆钢管节点承载力对比试验的研究,结果表明:由于外加劲肋的支撑,加固后的节点塑性区域扩大,节点极限承载力和变形能力提高,但极限承载力和变形能力的增幅随支管与主管外径比的增大而降低。工程中应根据不同支管与主管外径比,合理选择加劲肋尺寸。

环口板加固T型圆钢管节点的应力集中系数

由于焊接钢管结构在焊缝处的刚度具有不连续性,因此,该部位存在很高的应力集中现象。局部高应力的存在,使节点在长期循环荷载的作用下,会产生微小的疲劳裂纹,而疲劳裂纹的扩展最终会导致整个节点的疲劳破坏。在研究管节点疲劳破坏时,主要通过热点应力幅(S-N曲线方法)确定其疲劳寿命。在计算焊缝处的热点应力幅大小时,经常用到焊缝周围的应力集中系数。本文对4个环口板加固T型圆钢管节点试件以及相应的4个未加固试件的应力集中系数进行了试验研究。通过试验测试和结果分析,得到了轴向荷载下环口板加固试件及未加固试件沿焊缝的应力集中系数分布,通过比较发现,环口板加固后的T节点试件的应力集中系数相对于未加固试件有明显减小,说明这种加固措施可以提高管节点的疲劳寿命。

TX型圆管相贯节点空间作用下的极限承载力分析

空间相贯管节点构造简捷 ,较多应用于大跨度空间结构 ,其受力状况较为复杂。运用有限元方法 ,分析了TX型圆管相贯节点在平面外支管受轴向荷载、平面内支管受平面外弯矩作用下的极限承载力 ,并利用圆环模型 ,结合非线性回归分析 ,推导了理论计算公式。

钢管混凝土柱新型节点的有限元分析

介绍了新型钢管混凝土柱节点环的有限元分析计算结果，并与试验研究结果进行了比较，结果表明所建计算模型适用于钢管混凝土柱节点性能分析，且计算数据得到了实验结果的支持，从而从计算和实验两方面均得出新型钢管混凝土节点满足强柱弱梁，节点更强的原则．

X型圆管相贯节点极限承载力分析

根据X型圆管相贯节点的几种典型破坏模式,在研究两种分析模型的基础上,得出了此类节点极限承载力的解析解,并将分析结果和钢结构GB50017-2003进行了比较,验证了分析结果的正确性。

环口板加强型T型圆钢管节点滞回性能研究

为了研究环口板加固对T型圆钢管节点滞回性能的影响,运用有限元方法对环口板加固T型圆钢管节点进行了滞回性能的参数分析。参数包括支管直径与主管直径比β,主管直径与2倍主管壁厚的比γ,环口板厚度与主管管壁厚之比τc和环口板长度与支管直径之比lc/d1。有限元分析结果表明:环口板加固T型圆钢管节点的滞回性能相对于未加固节点得到了很大的改善。参数β和γ对节点的滞回性能有显著影响。为了改善节点的滞回性能,建议环口板的厚度不宜超过主管厚度的1.5倍,环口板的长度不宜超过支管直径的2倍。

高温对管桁架节点承载力的影响

用大型有限元分析程序ANSYS对不同温度下圆管桁架T形节点的极限承载力进行了分析。分析计算时,充分考虑了高温引起材料性能衰退的材料非线性以及大变形效应的几何非线性,其中,钢材力学和物理性能参数随温度的降低系数按照在结构抗火方面应用广泛的欧洲规范(EUROCODE 3)采用。首先,进行了节点模型在常温下的极限承载力计算,并将计算结果与我国现行规范方法的计算结果进行比较,验证了所采用ANSYS计算方法的正确性,在此基础上进行高温计算。通过分析,得出不同温度下节点的极限承载力和最大位移,并定量给出节点极限承载力随温度的升高而降低的趋势和变化规律,总结了高温下节点温度及相应极限承载力近似线性的相关关系。

圆钢管混凝土桁架K形节点极限承载力计算方法研究

圆钢管桁架在主管内填筑混凝土,可有效提高其承载力。为了获得圆钢管混凝土桁架K形节点受力性能和承载力计算方法,研究了在受拉或受压支管处K形节点的失效模式和破坏机理;基于圆钢管混凝土K形节点在不同失效模式下的破坏机理和受力状态,分别对支管截面形式为圆形或矩(方)形的圆钢管混凝土K形节点建立合理的简化计算模型,推导出不同失效模式下K形节点极限承载力计算公式,并给出相应的极限承载力建议公式。试验验证了圆钢管混凝土K形节点的试验值与计算值吻合较好,研究表明圆钢管混凝土K形节点的极限承载力计算公式的准确性,可应用于圆钢管混凝土桁架结构计算和设计,也为相关标准建立和完善提供理论依据。

盖板式外加强环圆钢管柱-H形钢梁节点抗震性能的有限元分析

为研究盖板式外加强环圆钢管柱-H形钢梁节点的破坏特征和抗震性能,设计了柱径厚比、柱环径厚比、柱梁径宽比及梁腹板高厚比四类参数,通过ABAQUS软件对其进行有限元分析,探讨各参数对节点破坏模态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性性能及耗能能力的影响。结果表明,该类节点破坏模态受各参数变化的影响,在节点核心区剪切破坏和梁端塑性铰破坏之间转变;节点的滞回曲线饱满,具有较好的延性和较强的能量耗散能力;骨架曲线、刚度退化受柱径厚比的影响显著;节点的极限承载力随着柱径厚比、柱梁径宽比及梁腹板高厚比的减小均有不同程度的提高。

单边螺栓连接圆中空夹层钢管混凝土柱节点拟静力试验研究

为了获悉中空夹层钢管混凝土柱节点在地震作用下的抗震性能和破坏机理,文章进行了4个圆套圆中空夹层钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓端板连接节点的拟静力试验,分析了端板形式和柱截面空心率对此类节点性能和破坏模式的影响;详细观察了节点在低周反复荷载作用下的受力全过程和破坏特征,分析此类节点的滞回曲线、骨架曲线、强度及刚度退化规律、耗能能力等抗震性能指标。试验结果表明:此类端板连接节点具有典型的半刚性特征,连接可靠,耗能效果良好;在相同空心率条件下,外伸端板连接节点的极限承载力、耗能能力要高于平齐端板连接节点;在相同端板形式条件下,节点的极限承载力和耗能能力随着柱截面空心率的增大而减小。研究成果可为我国半刚性中空夹层钢管混凝土结构的设计与应用提供科学依据。

新型卯榫节点约束下的复式中空钢管混凝土柱偏心受压力学性能分析

提出一种新型卯榫节点,可解决当前复式中空钢管混凝土构件所面临的问题。为考察新型节点对复式中空钢管混凝土柱的约束效果,以空心率和新型卯榫节点榫头长度为主要研究参数,开展偏压荷载作用下的新型卯榫节点和普通节点约束下复式中空钢管混凝土柱承载力和侧向挠度的对比分析。分析结果表明,与普通节点约束相比,新型卯榫节点可以提高复式中空钢管混凝土柱的承载力,降低侧向挠度;构件的空心率和节点榫头长度对新型卯榫节点约束效果影响明显。

平面内弯矩作用下环口板加强T型圆钢管节点的承载力分析

环口板加固管节点是一种比较新颖的加固方法,施工方便快捷而且加固效果显著。运用有限元方法对平面内弯矩作用下的环口板加固T型圆钢管节点的极限承载力进行了研究。对环口板加固T型圆钢管节点的面内弯曲承载力进行了参数分析,参数包括支管直径与主管直径比β,主管直径与2倍主管壁厚的比γ,环口板厚度与主管管壁厚之比τc和环口板长度与支管直径之比lc/d1等计算。结果表明,采用适当尺寸的环口板加固后的T型管节点的承载力相对于未加固T型管节点的承载力得到显著提高。改变环口板的厚度相对于改变环口板的长度对静力强度的提高更有效。最后,在参数分析的基础上提出了环口板加强型T型圆钢管节点在平面内弯矩作用下的承载力计算公式。

相贯节点在不同荷载-温度路径下的性能

提出对不同荷载—温度路径下的节点性能进行区别计算的思路,并用大型有限元程序ANSYS对4种不同路径下圆管桁架T形节点的变形规律进行分析。计算时充分考虑了高温引起的材料非线性和几何非线性,其中材料力学和物理性能参数随温度的折减系数按照欧洲规范(EC3)取用。通过分析得出各种路径下节点最大位移随外荷载或温度的变化规律,并对不同路径下的计算结果进行分析比较,定量给出不同路径下节点变形受温度影响的程度,得出计算结果与荷载—温度路径密切相关的结论。

钢管混凝土T型节点在平面内弯曲荷载作用下的静力强度研究

利用有限元软件ABAQUS分别对空心截面T型管节点和主管中填充混凝土T型管节点在支管端部平面内弯曲荷载作用下的静力强度进行了研究.有限元模型的可靠性通过已有文献中的圆钢管混凝土N型管节点的试验结果进行了验证.利用有限元模型分别对3个主管中未填混凝土和3个主管中填充混凝土的T型管节点的静力强度进行分析.结果表明,主管中填充混凝土能显著的提高管节点的抗弯承载力.在此基础上,对钢管混凝土T型节点进行参数分析,参数包括支主管直径比β,主管直径与2倍主管壁厚比γ,支主管壁厚比τ,钢材屈服强度fy和混凝土的抗压强度fc.分析表明,参数β,γ,τ和fy对T型节点抗弯承载力有显著影响,而混凝土的抗压强度fc对节点的承载力影响不大.

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。