环口板加固T型方钢管节点滞回性能的试验研究

为了评价加固后空心钢管结构中焊接管节点的抗震性能,实验研究了环口板加固T型方钢管节点的滞回性能.对2个环口板加固T型方钢管节点和2个对应的未加固节点试件进行了轴向反复荷载作用下的拟静力滞回性能试验.试验测试结果表明:采用环口板加固的T型节点,可以将破坏发生的部位由未加固节点的主支管焊趾处转移到加固节点的环口板与主管表面焊缝处;环口板加固后的节点滞回曲线更加饱满,具有更好的抗震性能;加固后T节点的延性系数比未加固节点的延性系数明显增加,两组加固后的T节点分别提高了:受压阶段34%、100%;受拉阶段33%、145%.

环口板加固T型方钢管节点在轴压作用下极限承载力的参数分析

为了研究环口板加固对T型方钢管节点在支管承受轴向压力作用下的极限承载力的影响,本文运用前期工作中所采用的有限元模型建立方法,对320个环口板加固T型方钢管节点进行了参数分析。参数包括支管和主管的宽度比β,主管的宽度与厚度比2γ,环口板与主管厚度比τc和环口板与支管宽度比lc/d1。参数分析结果表明:通过对环口板的宽度和厚度进行适当的组合,可以显著提高节点的承载力。然后将有限元模拟得到的极限承载力结果与前期工作中推导出的极限承载力公式的计算结果进行对比,给出了极限承载力计算公式的适用范围。

T型方钢管节点的性能试验研究

为了改善相贯方钢管节点的受力性能,提高方钢管的径向刚度,用内置加劲板的方式对方钢管进行加强。为了研究加强后的效果,本文采用试验和数值模拟相结合的研究方法,首先设计三个缩尺的T型焊接方钢管相贯节点,随后建立三个对应的有限元模型,把实验和数值模拟结果进行对比,发现二者的变形现象吻合,验证了有限元模型建模、边界条件、加载方式的准确性。研究证明,经过内隔板加劲后的构件破坏模式发生了改变,延性和耗能能力得到了提高,更有利于结构的抗震。

T型方钢管节点在高温下的临界温度及极限承载力

建立了模拟ISO834标准火灾环境下T型方钢管节点失效过程分析的有限元模型,并通过和实验测试数据对比验证了该有限元模型的可靠性。采用建立的有限元模型分析了18个不同几何参数的T节点模型在高温下的失效过程,并研究了主管轴力大小对节点临界温度的影响。研究结果表明:T型方钢管节点在高温下失效模式主要受支管和主管直径比参数以及主管轴压力大小的影响。在此基础上,探讨了欧洲规范EC3提供的评价高温下管节点极限承载力的方法,发现基于折减的弹性模量折减因子法估算高温下T型方钢管节点极限承载力是可行的(折减系数为1.1),而其它方法由于没考虑折减P-delta效应的影响可能提供偏于危险的估算结果。

环口板加固T型方钢管节点在轴压作用下极限承载力研究

从理论分析、试验测试及有限元模拟三个方面对环口板加固T型方钢管节点的极限承载力进行了初步的研究工作。首先基于塑性铰线模型推导出了环口板加固T型方钢管节的极限承载力计算公式。然后对2个环口板加固T型方钢管节点试件及2个对应的未加固节点试件进行了在轴压作用下的承载力试验测试,结果表明环口板可以明显提高管节点的极限承载力。通过有限元法对试验试件进行了数值模拟,其结果与试验结果吻合较好,因而使用有限元法对9个不同节点尺寸的加固模型及对应的9个未加固节点模型进行了模拟,结果发现加固后节点的承载力均大于未加固节点的承载力。环口板加固T型方钢管节点的极限承载力计算公式在环口板有足够刚度,节点破坏模式为由局部屈曲导致形成塑性铰线破坏时可以获得较为精确的结果。

表面焊板加强方钢管T型节点的受压性能

为研究覆板及环口板加强方钢管T型节点的受压性能,建立并验证了加强节点的有限元分析模型,考察了支管宽度和加强板尺寸等参数的影响规律,分析了加强节点的破坏形态及承载力设计方法.参数分析结果表明:支管宽度与加强板厚度是影响覆板和环口板加强节点受压性能的关键参数,并决定了加强节点的破坏模式;当支管-主管宽度比超过0.8或加强板与主管厚度比大于2.2时,节点发生主管侧壁屈曲控制的破坏形态,没必要继续增加加强板厚度;文中提出的新型环口板加强方法可以较好地增强主管翼缘和侧壁,阻止或延迟主管侧壁屈曲的发生.文中还采用现有规范和文献的设计公式,计算了覆板及环口板加强节点的受压承载力,验证了各公式的适用范围,从而为该类加强节点的设计提供参考.

T型方钢管相贯节点轴压性能有限元研究与试验验证

利用通用有限元软件ABAQUS对T型方钢管相贯节点进行了建模及非线性有限元计算.将试件的破坏模式、变形过程、极限承载力与试验进行了校核.研究结果表明:试件在轴向压力作用下,发生弦杆相贯面凹陷和侧壁鼓凸的现象;试件在加载全过程具有较强的变形能力;β值越小,试件的应力强化越时显,延性也越小;试件极限承载力随着β值的增大而增大;有限元模拟与试验吻合度较高.

T型焊接方钢管节点在轴向循环荷载作用下滞回性能的有限元分析

为了研究焊接T型方钢管节点的滞回性能,从而进一步为研究方钢结构的抗震性能打下基础,对轴向往复荷载作用下T型方钢管节点进行了有限元建模和分析。通过有限元分析结果发现:焊接方钢管节点的滞回曲线较为饱满,表明该节点在承受地震等强动力荷载作用下具有较好的耗能性。

支主管连接方式对方钢管T型节点受压性能的影响

文章根据实际桥梁工程中桥梁支管与主管存在不同连接位置的情况,建立了有限元模型,探讨不同连接位置对方钢管T型节点受压性能的影响。研究表明:(1)采用中间连接的节点失效模式为主管表面塑性失效;(2)采用翼缘连接的节点失效模式随着支主管宽度比的增加由主管表面塑性失效转为主管侧壁屈曲失效;(3)采用翼缘连接的节点,其主管表面屈服范围比中间连接节点要大,但随着支主管宽度比的增加而减小;(4)支主管宽度比为0.4时,翼缘连接节点的受压承载力较中间连接的节点降低了24.68%;(5)设计时应考虑支主管的连接方式对节点受压承载力的影响。

主管壁加厚方钢管T型节点滞回性能研究

为了研究主管壁局部加厚对方钢管T型节点滞回性能的影响,对一个主管壁局部加厚的方钢管T型节点试件和一个主管壁未加厚的方钢管T型节点试件进行试验测试和有限元模拟。试验中,通过控制支管的竖向位移对方钢管T型节点试件施加低周往复循环荷载,研究试件的变形和破坏模式,并进行相关抗震性能指标(延性系数和能量耗散)分析。试验结果表明:主管壁局部加厚能够明显改善节点的滞回性能,同时能够使节点由带有明显延性特征的断裂破坏转变为主管壁厚改变处的延性屈服破坏。利用有限元软件ANSYS对试验试件进行有限元模拟,结果与试验结果吻合较好。最后利用有限元软件分析了主管壁加厚方钢管T型节点加厚参数(主管的加厚长度l和加厚厚度Δt)对节点滞回性能的影响。分析结果表明:为了改善节点滞回性能,加厚长度不超过支管截面边长的3倍,加厚厚度不超过主管壁厚的0.8倍。