固支圆管受低速横向冲击变形响应研究

以两端固支的内空圆管为研究对象,采用数值仿真的方法,对圆管在不同位置经低速横向冲击的变形响应进行研究.首先,通过试验数据验证了仿真模型的正确性;其次,对试验参数进行无量纲化处理,通过碰撞力变形曲线定量地研究了圆管受低速横向冲击的变形历程,分析了不同冲击能量、冲击位置圆管变形模态的变化规律,得到了圆管变形的碰撞力阈值及能量分配规律,为该类问题的理论分析及工程应用提供了有益的参考.

圆管混凝土T型焊接节点热点应力试验研究

作为疲劳评估的基础性工作,试验研究了由圆钢管支管与圆钢管混凝土主管组成的焊接桁架T型节点(CFCHS)在支管轴向拉力、压力和平面弯矩作用下的热点应力分布及应力集中系数(SCF)特性.讨论了CFCHS节点的热点应力测试方法和试验结果,并与支管和主管均为圆钢管的T型焊接节点(CHS)进行比较,考察两种节点的性能差异.研究表明:CFCHS节点的热点应力,对主管可采用线性外推方法,对支管需采用二次外推方法;相比CHS节点,CFCHS节点的热点应力分布趋于均匀,SCF显著减小;CFCHS节点支管轴向受拉比受压不利,SCF增大;CFCHS节点几何参数β,τ,γ对主管SCF的影响效应与CHS节点基本一致,但是对支管SCF的影响效应与CHS节点有些差异;混凝土的作用主要是改善CFCHS节点刚度,从而降低SCF,并预期可提高疲劳强度,但混凝土自身强度等级的高低没有显著影响节点的SCF.

基于支管截面等效的T形主矩支圆管节点承载力修正计算方法

为研究T形主矩支圆管节点与对应矩形管节点承载力之间的关系,基于T形主方支圆管节点承载力试验数据,建立了两类节点的精细化有限元分析模型并开展了参数分析。分析时考虑了各种无量纲几何参数包括支管直径(或边长)与主管宽度比β、主管宽度与壁厚比γ、支管与主管壁厚比τ和主管截面高度与宽度比ξ、支管轴力性质以及主管轴力等因素对节点破坏模式、应力分布和承载力的影响,得到了各种因素对两类节点承载力比值的影响规律。结果表明:节点无量纲几何参数和支管轴力性质等因素对节点承载力影响较大,T形主矩支圆管节点与对应矩形管节点的承载力之间,并非简单的基于支管截面等效的圆支管直径与方支管边长之比(即π/4)的关系。综合考虑多种因素对T形主矩支圆管节点与对应矩形管节点承载力比值的影响,在GB 50017—2017《钢结构设计标准》承载力公式基础上提出了修正系数,用于计算T形主矩支圆管节点承载力,并通过试验数据验证了其合理性。

主方支圆钢管轻骨料混凝土K型节点承载力

为研究主方支圆高强钢管轻骨料混凝土有间隙K型节点的承载力,对支管间设置加劲板的节点和基本型节点进行了主管轴压静力加载试验,考察了加劲板和支主管偏心距对节点破坏模式和承载力等受力性能的影响.试验结果表明:与受拉支管相连的主管鼓起、支主管焊缝开裂、支管根部屈曲、加劲板焊缝开裂和加劲板屈曲是该类节点的典型破坏模式;受压支管和主管受压区内轻骨料混凝土未发生明显破坏,受拉支管和主管受拉区内轻骨料混凝土发生轻微破碎;加劲节点的屈服承载力和极限承载力较基本型节点分别提高43.4%~69.6%和25.9%~43.1%.基于有间隙K型节点试验破坏模式,推导了考虑加劲板应力传递效应和轻骨料混凝土约束效应的与受拉支管相连的主管凸曲承载力计算式和支主管焊缝开裂承载力计算式.