L形包角环口板加强方钢管T形节点轴向滞回性能研究

为研究L形包角环口板加强方钢管T形节点(LCPT)轴向滞回性能,对一组包角环口板加强T形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。结果表明:包角环口板加强节点的轴向滞回性能较优,LCPT试件比URT试件的最大荷载可提高103.2%;LCPT试件比DPT试件的累积耗能能力更好,且LCPT试件比DPT试件的拉压对等性更好。进一步对包角环口板尺寸和屈服强度进行有限元参数分析,结果表明:包角环口板厚度是影响LCPT节点轴向滞回性能的关键几何参数,提高包角环口板屈服强度可提高节点承载力,但对节点耗能能力几乎无影响。最后,对比覆板、环口板、包角环口板三种方钢管加强节点的承载和耗能机理,包角环口板加强节点的轴向滞回性能更优。

钢管-节点板T形受弯连接韧性断裂及极限承载力分析

建立了钢管-节点板T形连接有限元模型,采用基于微观断裂机制的空穴扩张模型(VGM)对钢管-节点板T形受弯连接进行韧性断裂预测,预测的断裂位置及断裂荷载与试验结果基本一致,验证了空穴扩张模型的断裂判据.结合基于VGM的连续损伤模型,编制VUMAT用户子程序,对钢管-节点板T形受弯连接的韧性断裂扩展进行了数值模拟,确定连接的最终失效模式为冲剪作用导致的钢管管壁的撕裂破坏,该失效模式及其对应的极限承载力与试验结果相符.比较了钢管-节点板T形受弯连接发生过大塑性变形和冲剪破坏2种极限状态对应的极限承载力,结果表明所研究的钢管-节点板T形受弯连接的抗弯承载力由其变形极限状态控制.

负载下环口板焊接加固T形钢管相贯节点试验研究

负载下焊接加固将对大跨度建筑和钢桥的安全产生影响。为研究负载及焊接高温在加固过程及加固后对钢管节点的影响,完成4个焊接环口板加固T形圆钢管节点的轴压试验,实测了节点在负载焊接加固全过程的温度、位移及应变演化规律,分析焊接高温和负载对节点破坏模式、荷载-变形曲线、受压承载力等的影响。试验结果表明:主管负载受压会降低节点承载力,0.37的主管初始应力比可使节点受压承载力下降16%;焊接温度场具有局部高温和快速衰减的特征,其局部瞬时升温最高可达1808℃,并在约3.1 cm×1.7 cm的椭圆形范围内衰减至600℃,钢材的局部软化效应不明显;负载不影响焊接温度场,焊接及冷却过程中的热胀冷缩则会影响节点的应变分布和残余变形;负载及焊接高温均未改变节点的破坏模式。基于试验结果,考察了现有规范负载折减系数对于负载下焊接加固钢管节点的适用性,结果表明,GB 51367—2014《钢结构加固设计标准》中规定的负载承载力折减系数偏于安全。

T形钢管混凝土柱-混凝土梁外加强环板式节点抗震性能正交试验研究

对18个T形钢管混凝土柱-混凝土梁外加强环板式节点采用有限元与正交试验法相结合的方式进行抗震性能研究。结果表明,节点的裂缝发展经历初裂、通裂、极限、破坏四个过程;牛腿在梁端荷载的传递过程中起到桥梁作用;最终以牛腿与梁交界处形成塑性铰而破坏,符合"强节点弱构件"的抗震设计思想。对节点极限承载力、位移延性系数以及能量耗散系数三个性能指标影响最为显著的因素均为框架梁配筋率。框架梁混凝土强度等级的提高可以提高节点极限承载力,但是增幅过大不利于节点抗震性能,所以工程设计时应合理地选择框架梁混凝土强度等级。

T形钢管混凝土柱-混凝土梁外加强环板式节点抗震性能非线性分析

通过ABAQUS软件对15个T形钢管混凝土柱-混凝土梁外加强环板式节点抗震性能进行非线性分析。结果表明,节点模型均在核心区产生应力集中,不过参数的变化导致应力集中以及向四周扩散的程度有所差异。各节点模型的滞回曲线形状饱满,没有捏缩现象,滞回性能良好;位移延性系数均大于1.93,等效粘滞阻尼系数均大于0.180,能量耗散系数均大于1.134,这些抗震性能指标远远超过普通钢筋混凝土结构的要求,部分甚至超过型钢混凝土结构的要求。通过参数分析,了解节点抗震性能指标随参数的变化规律。框架梁配筋率增大不仅可以提高节点承载能力,而且对节点抗震性能提高也很有帮助;牛腿长度增大虽对节点承载力能力较为有利,但对抗震性能影响比较有限。