垫板加强圆主管和支管T形相贯节点抗拉性能研究

为了研究垫板对圆主管和支管T形相贯节点的加强效果及垫板宽度对相贯节点抗拉性能的影响,对两个垫板宽度不同的T形相贯节点和一个未加垫板T形相贯节点进行了试验研究和有限元分析。试验中,主管两端固定,在支管端部施加竖向位移,研究比较了3个T形节点试件极限抗拉承载力、变形和破坏模态及垫板加强效果。并利用有限元分析软件Abaqus对试件进行了有限元模拟,承载力、变形等分析结果与试验吻合较好。通过研究表明:①在主管和支管之间设置垫板改善了普通相贯节点的应力集中现象,提高了节点的抗拉承载力和结构延性;②合理选择垫板几何尺寸能够使主、支管和垫板共同发挥作用承担外荷载,但垫板宽度参数对节点的受力性能影响较小;③通过试验和有限元应力应变分布分析,探明了节点破坏的机理。

鞍形垫板加强T形相贯节点极限承载力分析

利用有限元分析方法对鞍形垫板加强T形相贯节点在支管轴向拉力和压力作用下的极限承载力进行了研究,并在现行钢结构设计规范中关于直接焊接相贯节点的极限承载力设计公式的基础上引入极限承载力提高系数φ建立垫板加强T形相贯节点极限承载力设计公式.分析结果表明,支管轴向拉力作用下,影响φ的主要参数为垫板厚度λ;支管轴向压力作用下,影响φ的主要参数为主支管直径比β和垫板厚度λ.

垫板加强K型圆钢管相贯节点力学性能的有限元分析

目的研究垫板加强K型相贯节点中垫板的加强效果,为此类节点的应用提供理论基础.方法采用非线性有限元分析软件ABAQUS对两个支管分别承受拉力和压力作用的60个垫板加强K型圆钢管相贯节点构件进行数值分析,考察了不同垫板参数下垫板加强K型圆钢管相贯节点力-位移的关系,研究垫板长度和宽度对K型相贯节点极限承载力的影响.结果在主管和支管之间设置加强垫板改善了普通K型相贯节点的传力路径,提高了节点的极限承载能力和延性;增加垫板的长度不能提高节点的承载能力,只要满足焊接要求取δ=0.5 d就可以.增加垫板的宽度对节点的承载力的影响也可以忽略不计.结论在K型相贯节点上设置加强垫板可以提高节点的承载力,改善节点的应力集中现象.

垫板加强T型圆钢管相贯节点抗弯承载力有限元分析

目的研究采用垫板加强措施后T型圆钢管相贯节点抗弯承载能力的提高效果,以及不同的垫板参数对节点加强效果的影响,为该类节点的应用提供理论基础.方法利用有限元分析软件ABAQUS对承受弯矩作用的垫板加强T型圆钢管相贯节点进行弹塑性分析,研究垫板几何参数对垫板加强T型圆钢管相贯节点的弯矩-转角曲线的影响.结果λ在0.1～4.0变化时,对节点抗弯承载力的影响较大;Δ大于0.5倍的支管直径时,垫板长度的变化对节点极限抗弯承载力的影响可以忽略不计.垫板宽度对节点抗弯承载力略有影响,综合考虑取α=90°为宜.结论在普通相贯节点上设置垫板可以改善节点处的应力集中现象,提高节点的抗弯承载力.

上翼缘垫板加强T形管节点抗冲击性能机理研究

采用Abaqus软件建立上翼缘垫板加强T形管节点的抗冲击非线性有限元模型,在模型试验验证的基础上,进行其抗冲击性能机理研究。通过分析上翼缘垫板加强对节点受冲击破坏模态的影响,同时通过对节点破坏机理的研究以及冲击力-变形关系曲线、能量耗散等抗冲击性能指标的分析,得出上翼缘垫板的局部加强机理为垫板将节点塑性区外移,降低节点域损伤,且加强垫板最佳厚度受节点屈曲相关性影响。此研究旨在为该类结构的抗冲击设计和修复加固提供参考。

垫板加强圆管K形搭接节点滞回性能试验研究

为探究主管局部加垫板的加强方式对圆管K形搭接节点滞回性能的影响,制作了1个未加强节点和4个垫板加强节点,并对其进行拟静力试验,得到了各节点试件的破坏模式、滞回曲线及骨架曲线,量化评价了节点的承载力、延性和耗能能力,并分析了垫板参数对节点滞回性能的影响。结果表明:未加强节点的破坏模式为主管表面塑性破坏,伴随支管趾部屈曲;垫板加强节点破坏模式为搭接支管屈曲破坏,而主管无明显变形。主管局部加垫板有效地改善了节点力学性能,提高了节点承载力,延缓了主管的塑性变形,避免了在支主管相贯区域主管壁应力集中的问题。垫板厚度和宽度对节点承载力均有一定的影响,当垫板宽度为450mm、厚度为5mm时,节点承载力达到最大416.5kN。利用ANSYS软件对节点试件进行模拟,模拟结果与试验结果整体吻合较好。

垫板加强N形圆钢管相贯节点静力性能试验研究

为研究加强垫板对承受支管轴力和主管轴力的N形圆钢管相贯节点静力性能的影响,对未加强节点和垫板加强节点试件进行了试验研究,并运用有限元方法对试验节点进行了非线性分析。比较试验与有限元分析得到的极限承载力结果和破坏模式,发现二者吻合较好。改变垫板各几何参数,对加强节点进行有限元分析。结果表明,加强垫板可以降低节点应力集中系数、减小局部变形、提高节点极限承载力;增大垫板长度和弧度对节点极限承载力的影响很小,而增大垫板厚度可有效提高节点极限承载力,但当垫板厚度增大到一定值时,再增加垫板厚度对节点极限承载力提高无益而对结构整体受力不利。

不同加强措施下N型圆钢管相贯节点力学性能的试验比较

对承受支管轴力和主管轴力的N型圆钢管相贯节点(JD-A)、垫板加强节点(JD-B)、主管填充混凝土节点(JD-C)、主管填充混凝土和垫板加强节点(JD-D)试件进行了静力试验。综合比较了4种节点在破坏模式、受压支管轴力-主管管壁变形关系、主管管壁等效应力分布和极限承载力等方面的差异。试验结果表明:不同加强措施导致不同的节点破坏模式。研究结果显示,对主管填充混凝土能显著提高节点极限承载力,加垫板提高幅度不大,而当主管径向刚度已经很大时,加垫板可能反而降低节点的极限承载力。运用有限元分析对试验结果进行了验证,计算显示,有限元结果与试验结果吻合良好。

N型圆钢管相贯节点力学性能的试验研究

对承受支管轴力和主管轴力的N型圆钢管相贯节点、垫板加强节点、主管填充混凝土节点、主管填充混凝土和垫板加强节点试件进行了试验研究。综合比较了4种节点在破坏模式、受压支管荷载-主管管壁变形关系、主管管壁等效应力分布和极限承载力等方面的差异。试验结果表明,不同加强措施导致不同的节点破坏模式。填充混凝土能显著提高节点极限承载力,而加垫板提高幅度不大,但当主管径向刚度已经很大时,对主管加垫板可能反而降低节点的极限承载力。运用有限元方法对试验节点进行了非线性分析,得到了各试验节点的破坏模式、极限承载力、荷载-变形过程并与试验结果进行了比较。结果显示,二者吻合较好。