平面X形矩形钢管相贯节点平面外抗弯刚度

为了获得平面X形矩形钢管相贯节点的平面外抗弯刚度计算式,基于节点局部变形特征,借鉴塑性铰线模型,建立了6杆系模型并导出节点刚度理论计算式。为了弥补6杆系模型无法反映主管上、下翼缘对节点抗弯刚度影响的不足,建立了矩形环模型并导出相应的节点刚度理论计算式。综合两个模型,结合参数分析结果对理论计算式进行改进。通过多元回归分析,获得X形矩形节点平面外抗弯刚度参数化计算式。研究结果表明:节点刚度与主管壁厚的三次方成正比,与主管截面宽高比呈线性关系,与支主管截面高度比、支管截面宽度与主管截面高度比呈较复杂且相互影响的关系;支主管截面高度比对节点刚度的影响较大,支主管壁厚比对节点刚度的影响较小;参数化计算式所得刚度值与有限元结果相差大部分小于10%。

X型矩形钢管相贯节点平面内抗弯刚度研究

在分析平面内弯矩作用下节点有限元模型的局部变形特征和借鉴前人将节点强度计算的塑性铰线模型改进用来建立T型节点轴向刚度计算模型的基础上,建立用于X型矩形钢管相贯节点平面内抗弯刚度计算的6杆系模型,并利用最小势能原理确定6杆系模型中每根杆的跨度和截面宽度,在分析确定了每根杆的边界条件后推导出节点平面内抗弯刚度理论公式.通过对节点板壳有限元模型计算所得数据进行单参数分析,研究各参数对节点抗弯刚度的影响,在此基础上修正节点刚度理论公式,并利用多元回归分析技术,最终建立可用于工程计算的节点平面内抗弯初始刚度参数化公式,并通过有限元计算结果来校验其合理性.

矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯刚度

为了获得十字形矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯刚度,本文采用理论模型结合数值分析的方法,基于塑性铰线模型和节点变形特征,建立了用于节点抗弯刚度计算的三梁系模型,结合参数分析和回归分析,获得节点刚度参数化计算式。结果表明:节点刚度与主管壁厚三次方成正比、与支管宽度与主管高度之比呈线性关系、与支主管高度比近似指数函数关系,计算式所得节点抗弯刚度值与有限元结果的差异大部分小于10%。

主支管截面高度比大的矩形钢管偏心相贯节点平面外抗弯承载力

通过有限元计算获得支主截面高度比(简称高度比)不小于0.9的十字形矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯承载力,并利用参数分析和回归分析,建立高度比不小于0.95、基于“主管侧壁挤压屈曲”破坏模式的矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯承载力计算式。结果表明:前文基于“主管表面屈服”破坏模式的偏心相贯节点抗弯承载力计算式的高度比适用范围可从0.85推广至0.9,所提出的计算式适用于高度比为0.95~1.0的偏心相贯节点的抗弯承载力,对于高度比为0.9~0.95的节点,建议取两个节点承载力计算式的较小值。

X形方圆钢管相贯节点超低周疲劳断裂试验研究

为研究焊缝类型和内加肋板对钢管相贯节点超低周疲劳性能的影响,开展了3个X形方圆钢管相贯节点的超低周疲劳试验,研究了节点的破坏形态,分析了节点处的应变分布规律,得到了节点的疲劳寿命。试验结果表明:3个X形方圆钢管相贯节点的裂纹均起始于节点的鞍点位置,角焊缝和熔透焊缝X形方圆钢管焊接相贯节点均呈现出冲切破坏特征,并且焊缝形式未对节点的变形能力和疲劳寿命产生明显的影响。主管采用的内加劲肋的节点呈现出拉伸断裂破坏特征,其变形能力较差,并且断裂破坏前没有明显的表面裂纹,断裂突然发生,因此在较高烈度的地震设防区,从节点的抗断裂性能和变形能力考虑,在工程设计中,不建议采用主管内加劲肋来提高节点的承载能力。

Y形等宽矩形钢管相贯节点受弯承载力分析

通过大量的有限元计算,对T形,Y形节点的几何参数进行了分析,引入修正函数对T形节点计算公式进行修正,经回归分析确定Y形节点有限元计算结果与相应T形节点公式计算结果的比例关系,并得到Y形等宽矩形钢管相贯节点受弯承载力计算公式。

X型冷弯薄壁圆钢管相贯节点有限元分析

推导了考虑焊缝尺寸情况下圆钢管X型节点环向模型的强度公式,通过有限元软件ANSYS模拟分析了相贯节点的受力情况,并对焊接过程中出现焊瘤缺陷的情况提出建议。

单项受力状态下矩形钢管相贯节点的承载力研究

国家游泳中心采取了特殊的结构型式,使其矩形钢管相贯节点,除双平面的几何特性外,同时承受轴力和不可忽视的双向弯矩。本文的目的是研究不同型式的矩形钢管相贯节点在单项受力状态下———腹杆分别承受轴力、平面内弯矩、平面外弯矩时的承载力计算公式;节点型式主要包括T、TT、K、KT等4种单平面和多平面节点类型。以直角T型节点的单项承载力研究为基础,通过大量的有限元计算,并对计算结果进行回归分析得出节点承载力计算公式。本文还对各类节点的失效形态进行了分析。

复合受力状态下矩形钢管相贯节点的试验研究

本试验研究工作的主要目的是掌握特定节点型式在特定外力条件下的工作性态,并与有限元计算结果进行对比,检验其正确性,为理论公式提供试验佐证。共选择了4个不同型式的节点,分别为K、KT、T、TT型。本文较详细地介绍了在复合受力状态下———同时承受腹杆轴力及弯矩时,4个矩形钢管相贯节点模型试验的过程,包括针对特殊受力形式的试验装置及加载装置的设计、测点布置、加载方案等。对于模型的应力发展过程及试验结果,也逐一进行了分析。试验结果表明,有限元计算的可靠性是有保证的;节点的型式不同,其形态破坏也不同;与节点连接的腹杆愈多且不处于同一平面上,则节点受力愈不利;应特别注意受拉焊缝的质量控制。

复合受力状态下矩形钢管相贯节点的承载力研究

国家游泳中心的矩形钢管相贯节点,除双平面的几何特性外,同时承受轴力以及不可忽视的双向弯矩。本文的目的就是解决此类节点在这种特殊受力状态下的强度校核问题。研究工作以矩形钢管相贯节点在单项受力状态下的计算公式为基础,利用大量的有限元计算结果,回归得出T、TT、K、KT等4种类型节点在复合受力状态下———节点同时承受轴力、平面内弯矩、平面外弯矩中的两项或三项时的承载力计算公式。根据计算结果,本文还讨论分析了各类型节点的失效形态。研究表明,节点校核公式和破坏形态与节点的受力状态及节点的几何因素有关,如轴力的大小、弦杆截面高度及壁厚等。

矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯性能研究

为了研究十字形矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯性能,进行了节点试验.根据试验的破坏特征建立了节点承载力的屈服线模型并推导出理论式,通过有限元参数分析对理论式进行改进,结合回归分析,建立节点平面外抗弯承载力的实用参数化计算式.结果表明：节点试验的破坏模式为主管表面屈服,节点承载力与主管截面高度和主管壁厚的平方成正比,支主管截面高度比对节点承载力的影响较大,支主管壁厚比和主管截面高宽比对节点承载力的影响较小,参数化计算式所得承载力与试验结果相差3.4%、与有限元结果的相差大多小于10%.

基于全屈服线模型的X形方钢管节点抗弯承载力计算式

X形方钢管相贯节点在土木工程、海洋工程中有广泛的运用,但当前规范公式(基于简单屈服线模型)仅考虑主管表面贡献而低估了节点抗弯承载力。对X形方钢管相贯节点进行平面内受弯加载试验,根据节点变形特征提出用于节点平面内抗弯承载力计算的全屈服线模型,该模型考虑节点域主管所有管壁(表面和侧壁)的承载贡献、且能反映支主管斜交的影响。研究结果表明:X形节点试件的破坏模式为节点域主管管壁塑性软化后的撕裂破坏;根据试验和有限元参数化分析计算结果,基于全屈服线推导建立的理论计算式比规范公式能更好地预测节点实际抗弯承载力,理论计算式仅略微高估节点抗弯承载力(高10%)。

高强钢T形圆管相贯节点轴向滞回性能试验研究

为研究高强钢T形圆钢管相贯节点的轴向滞回性能,对5个不同支管与主管截面外径比的高强钢T形圆管节点进行了支管轴向往复加载试验研究及有限元分析。从节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、耗能和延性等方面展开了分析,重点考察了节点几何参数的影响。试验结果表明:在支管轴向往复荷载的作用下,节点破坏模式为支主管相贯线处冠部附近主管壁开裂且裂缝沿主管横截面扩展,这与普通强度钢材T形圆管相贯节点的破坏模式有所不相同;各节点的滞回曲线均呈饱满的梭形,表明高强钢T形圆管相贯节点具有良好的抗震性能。分析研究表明:主管截面尺寸相同的试件的滞回曲线外形接近,主管截面尺寸是影响这类节点滞回性能的主要因素之一;有限元建模计算得到的节点破坏模式、滞回曲线和骨架曲线均与试验结果吻合良好,所建立的有限元模型能较好地模拟高强钢T形圆管相贯节点轴向滞回性能。

北京新机场航站楼C形柱复杂钢管相贯节点受力性能研究

以北京新机场航站楼C形钢柱典型复杂钢管相贯节点为研究对象,设计了9个足尺节点,对其进行空间静力加载试验,研究不同加劲肋设置、钢材强度和加载方式对节点受力性能的影响。结果表明:未设置加劲肋的节点承载力较低,无法满足结构安全需求;采用Q345C钢材设置加劲肋的节点在设计荷载作用下有部分区域会进入塑性工作状态;采用Q460GJC钢材设置加劲肋的节点能够在1.4倍设计荷载作用下保持完全弹性工作状态;不同的加载方式仅对未设置加劲肋的节点影响较大,对设置加劲肋的节点影响较小。在试验研究基础上,对节点破坏模式和承载能力进行了研究,对加劲肋的设置进行优化,以设置三道加劲肋为优。

北京A380大跨机库节点承载力试验研究

对北京A380机库的关键焊接空心球节点与焊接矩形钢管相贯节点在特定受力条件下的极限承载能力进行了理论分析与试验研究。通过有限元非线性分析确定节点的受力性能,并对节点的构造提出改进意见,然后以模型试验验证节点的极限承载力。研究表明:(1)焊接空心球节点与焊接矩形钢管相贯节点的设计承载力较高,完全能够满足设计方的要求,具有良好的工作性能;(2)在主管轴力较高的情况下,焊接矩形钢管相贯节点的破坏以主管破坏为主;(3)在复杂节点设计与分析中,应合理考虑节点的受力情况,将理论分析与模型试验相结合以确定节点承载力是非常有必要的。