正对称Pratt桁架直腹杆受压大偏心N型圆钢管节点静力性能实验研究

对在正对称Pratt桁架中出现的直腹杆受压大偏心N型圆钢管节点的静力性能进行了单调加载的实验研究。实施了4个负向大偏心、4个正向大偏心和1个无偏心直腹杆受压N型圆钢管节点实验。该文介绍了节点实验方案,考察了直腹杆受压大偏心圆钢管节点破坏现象,给出了竖向荷载-端位移曲线以及应变强度分布曲线,并将偏心率对节点极限承载力、刚度和延性的影响进行了讨论。实验研究结果表明:节点实验值基本接近刚接理论值,节点可以按照刚接节点处理;节点由负向大偏心过渡到正向大偏心率为0.25过程中,随着偏心率的增大极限承载力逐渐增大,在偏心率为0.25时节点的极限承载力达到最大,随着节点偏心率从0.25增加到1.00,节点极限承载力又逐渐减小;不论中国还是欧洲规范在负向大偏心时计算值均为一固定值与实验结果完全不符,且其计算结果偏于不安全;节点变为正向大偏心后由于两腹杆之间间隙较大,N型节点就逐步过渡到单独的两个Y型节点,节点形式的彻底变化导致两规范值小于实验值。

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。

N型圆钢管相贯节点滞回性能有限元数值分析

相贯节点是钢管结构常用的节点形式,为评价普通及外贴钢板加强的N型圆钢管相贯节点的抗震性能,采用8节点实体单元分别建立两种节点的有限元模型,设置接触单元模拟加强钢板与节点主管之间的接触作用,对两种节点的滞回性能进行了有限元数值分析,得到两种节点在往复荷载作用下的滞回曲线、骨架曲线及节点域应力分布.两种节点的滞回曲线均呈有一定宽度的梭形,滞回性能良好;根据节点骨架曲线,外贴钢板使相贯节点极限承载力提高了25%以上.数值分析结果与相应试验结果基本一致,验证了有限元方法在相贯节点滞回性能研究中的适用性和可靠性.

N型圆钢管加强节点的试验研究与数值模拟

对承受支管轴力和主管轴力的N型圆钢管相贯节点(JD-A)、主管填充混凝土节点(JD-B)试件进行了极限承载力对比试验.综合比较了两种节点在破坏模式、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.研究结果表明,对主管填充混凝土能显著提高节点极限承载力.通过计算可知,试验极限承载力与有限元结果的比值在1.02左右,JD-A试件的试验结果与我国规范公式承载力计算结果的比值为1.04.

不同受力状态下N型圆钢管完全搭接节点力学性能研究

对正反对称Pratt桁架中出现的直腹杆受压及直腹杆受拉N型圆钢管完全搭接节点的静力性能进行了单调加载的试验研究.实施了1个直腹杆受压和1个直腹杆受拉N型圆钢管完全搭接节点试验.试验研究结果表明:直腹杆受压的破坏模式为直腹杆平面外倾斜及斜腹杆管壁表面塑性,直腹杆受拉的破坏模式为弦杆管壁与斜腹杆管壁表面塑性及母材开裂;欧3规范较中国规范精度更高,且直腹杆受压时中国规范偏于不安全;直腹杆受拉情况下节点承载力性能优于直腹杆受压情况下,极限承载力提高近42%.

反对称Pratt桁架中斜腹杆受压大偏心N形圆钢管节点静力性能试验研究

对反对称Pratt桁架中的斜腹杆受压大偏心N形圆钢管节点的静力性能进行了单调加载试验研究。实施了4个负向大偏心、4个正向大偏心和1个无偏心斜腹杆受压N形圆钢管节点静力试验。介绍了节点试验方案,考察了斜腹杆受压大偏心圆钢管节点破坏现象,给出了加载点荷载-端位移曲线、腹杆轴力-管壁变形曲线以及折算应变分布曲线,并分析了偏心率对节点承载力、刚度和延性的影响。研究结果表明:该节点可以作为理想铰接节点考虑;随着节点偏心率从-1.30增大到0,节点承载力逐渐提高,当偏心率为0时达到最大;节点转变成正偏心,偏心率增大到0.50时,随着偏心率增大,试件承载力逐渐减小;之后随着偏心率继续增大,承载力又有略微增大;虽然两种规范(GB 50017—2003《钢结构设计规范》、欧洲Eurocode 3)计算均值与试验值比较接近,且GB 50017—2003计算均值更接近试验值,但两种规范计算承载力的变化趋势均与试验结果不符。

低周反复荷载作用下N型圆钢管相贯节点滞回性能研究

N型圆钢管相贯节点是钢管结构中常用的节点形式。为了研究不同几何参数对N型圆钢管相贯节点滞回性能的影响,针对不同的几何参数,支、主管直径比β,主管厚径比γ,两支管间隙比,两支管间的夹角,建立模型进行有限元分析,得到几何参数取不同值时,节点在低周反复荷载作用下的滞回曲线、骨架曲线。通过有限元结果的对比与分析,得到不同几何参数对N型圆钢管相贯节点滞回性能的影响。

平面KT型圆钢管搭接节点有限元参数分析与承载力计算

以平面KT型圆钢管搭接节点的试验数据为基础,从节点破坏模式、变形过程和承载力等方面对节点的非线性有限元建模方法进行校验。研究揭示了贯通直腹杆受压搭接节点的破坏过程和塑性区扩展情况,重点考察了贯通直腹杆受压且内隐蔽部分焊接的搭接节点几何参数和内隐蔽部分焊接与否对节点承载力的影响。有限元参数分析结果表明:腹、弦杆直径比和弦杆径厚比的变化对搭接节点的承载力影响较大,而腹、弦杆壁厚比和搭接率影响较小;内隐蔽部分未焊接明显降低贯通直腹杆受压的搭接节点承载力;KT型圆钢管搭接节点承载力均大于相应的KT型和N型零间隙节点承载力。最后,在N型零间隙节点承载力计算公式的基础上,应用多元线性回归方法拟合出平面KT型圆钢管搭接节点的承载力计算式;该计算式与试验结果吻合良好,且具有较好的连续性和适用性。