方钢管竖向插板加强节点受压承载性能分析

为了研究方钢管竖向插板加强节点(IPT)的受压性能及承载机理,建立未加强及竖向插板加强节点的有限元模型,并采用已有试验结果验证有限元模型的准确性;完成45组IPT节点的受压性能参数分析,得到不同设计参数对节点受压性能的影响规律;最后分析竖向插板对节点的加强机理,提出插板的构造建议。研究结果表明:竖向插板最高可提升方钢管节点受压承载力115.9%;竖向插板加强节点的控制破坏形态有3种,即主管上、下翼缘屈服破坏,主管腹板屈曲破坏以及二者共同控制破坏;支管?主管宽度比、主管高厚比和插板长度对IPT节点受压性能影响显著;竖向插板对节点的加强机理包括2个方面,即插板扩大了主管上翼缘的屈服范围以及将支管轴向压力传递到主管下翼缘并引起主管下翼缘屈服。此外,对插板加强节点的适用范围及插板尺寸构造提出了设计建议。

方钢管竖向插板加强T型节点轴向滞回性能研究

为研究方钢管竖向插板加强T型节点(IPT)轴向滞回性能,对2组竖向插板加强T型节点进行轴向往复加载试验,并与未加强(URT)和覆板加强节点(DPT)进行对比,最后对插板尺寸和构造进行有限元参数分析,提出插板构造的优化建议。研究结果表明:竖向插板加强节点的轴向滞回性能较优,IPT试件的承载力和耗能能力比URT试件的承载力和耗能能力高1倍以上;支管与主管宽度比越小,竖向插板对试件承载力提升越明显,支管与主管宽度比越大,竖向插板对耗能能力的提升越明显;IPT试件的累计耗能能力和拉压对称性比DPT试件的更好。插板长度是影响IPT节点轴向滞回性能的关键参数,插板中空处理不会削弱节点的承载及耗能能力。

方钢管覆板及竖向插板加强T形节点受压静力试验

为分析方钢管加强节点的轴压承载能力和破坏模式,对支管与主管宽度比β=0.4和β=0.8的两组覆板加强节点、竖向插板加强节点进行轴向静力加载试验。分析了节点破坏模式、荷载-位移曲线、主管变形及应变,以及加强节点的受压承载机理。结果表明:在支管轴向压力作用下,未加强及加强节点的变形能力都较好,试件在破坏前有充分的塑性发展;覆板及插板加强节点的受压承载能力较对应的未加强试件有显著提高,当β=0.4时加强节点的破坏模式与未加强节点一致,当β=0.8时存在节点过度加强问题,引起支管先于节点破坏;相同β下,覆板加强节点的受压承载力高于竖向插板加强节点;在主管表面屈服破坏控制的情况下,覆板加强节点的承载机理为覆板与主管上翼缘共同屈服,竖向插板加强节点的承载机理为插板扩大了主管上、下翼缘的屈服范围。

内置竖向插板加强型管节点静力强度研究

焊接圆钢管节点主管的径向刚度一般远小于支管的轴向刚度,因此在静力作用下发生破坏的部位常位于主管表面靠近焊缝处。为了提高管节点的承载能力,可采用在靠近节点部位的主管内部设置竖向插板的方法提高管节点的静力强度。利用有限元方法对33个加强与未加强的T节点的静力破坏过程进行了模拟和分析,调查了节点区域和内置插板在静力加载过程中的应力演变过程。通过模型的参数研究发现:插板的长度对节点的静力强度影响较大,随着插板长度的增加,节点的静力强度提高,但长度在达到一定的数值后提高效果不再明显;插板的厚度对节点的静力强度的提高效果不大,但插板的厚度不宜过小,防止插板先于节点产生失稳破坏而起不到显著的加强效果。最后,对24个不同尺寸的T型节点分别进行了内置竖向插板加强前和加强后的有限元模拟,研究了推荐尺寸的插板对节点承载力的提高效果。

方钢管覆板及插板加强T型节点弯曲滞回性能研究

采用试验测试及有限元模拟的方法,研究了方钢管覆板加强和插板加强T型节点的弯曲滞回性能及其影响因素,分析了节点的破坏形态、承载力、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力以及延性等.试验表明:在支管平面内往复弯矩作用下,覆板加强节点、插板加强节点及未加强节点均经历了初始开裂、裂纹闭合、裂纹扩展及裂缝贯通4个阶段,且初始裂缝均在支管根部转角处;覆板及插板加强节点抗弯承载力明显高于对应未加强节点,但均低于等宽未加强节点;覆板加强使节点累积能量耗散和延性比未加强节点分别降低39.5%和36.8%;而插板加强则分别提高19.2%和8.0%.参数分析表明:覆板厚度及屈服强度对覆板加强节点滞回性能及耗能能力影响较大,覆板长度影响很小.插板加强节点受弯滞回性能受支管控制,受主管及插板参数的影响很小,能耗系数为3.5~4.0,竖向插板比覆板更适用于有抗震设防要求的受弯节点加强.