格构式钢管混凝土风电塔架螺栓球万向节点损伤机制分析

为研究格构式钢管混凝土风电塔架结构螺栓球万向节点的损伤机制和力学性能,进行了4个螺栓球节点模型的静力试验,并采用ABAQUS有限元软件对其进行了非线性分析。通过变化锥台与腹杆壁厚比τ和包裹体径厚比γ两个参数,分析节点的受力性能和损伤机制。结果表明:螺栓球万向节点的破坏模式主要为锥台壁的屈曲破坏和锥台与包裹体间的焊缝撕裂破坏;锥台壁厚的变化对螺栓球万向节点破环的产生和发展有重要影响;节点承载力对锥台与腹杆壁厚比较敏感,其次是包裹体径厚比,且壁厚越厚,承载力越高;靠近受拉侧的锥台等效应力最大,锥台壁应力分布由受拉侧至受压侧呈减小趋势,且等效应力随包裹体径厚比的增大而减小;当包裹体径厚比γ≤38.5时,且锥台壁厚相同时,节点的承载力随着γ的增大而降低,当γ>38.5时,随着γ的增大,节点的承载力下降幅度显著减小;当锥台与腹杆壁厚比τ≤3.4时,节点的承载力随着τ的增大而增大,当τ>3.4时,承载力增加幅度明显降低。建议针对此类节点在实际工程设计时取γ=38.5与τ=3.4。