基于整体节点理念的钢盖梁与混凝土墩柱连接结构优化设计

针对传统钢盖梁设置套筒外包混凝土墩柱方案墩梁连接位置刚度突变、应力集中及施工定位精度要求高的问题,基于梁柱整体节点理念,以门式框架墩为例,提出一种钢盖梁与钢套筒连接结构优化方案。该方案将连接位置处钢盖梁和钢套筒腹板设计为整体节点板,钢盖梁和钢套筒翼缘板加劲肋一一对应,并将现场接头设置在钢盖梁侧。以某公路工程匝道桥为背景,采用有限元软件分析其门式框架墩采用传统方案与优化方案的受力性能,并将优化方案应用于实桥。结果表明:该优化方案传力顺畅,结构应力集中程度较低,构造合理;该优化方案施工较为简单,容错性更好,具有良好的推广应用前景。

铁路全钢结构框架墩设计与施工关键技术

针对传统钢横梁-混凝土立柱框架墩邻近营业线时,混凝土立柱施工周期长、钢横梁吊装难度大的问题,提出钢横梁-钢立柱全钢结构框架墩方案。以宣绩高铁跨越既有皖赣铁路工程为背景,对全钢结构框架墩进行设计及应用研究。全钢结构框架墩立柱与横梁均为钢结构,提升了结构整体性;采用轻量化设计降低吊装难度和工程投资;通过柱底混合连接构造连接框架墩钢立柱和混凝土基础,提高了安装精度和连接可靠性。对结构稳定、局部承压、疲劳强度、刚度变形等各项指标进行验算,结果表明均满足规范要求。全钢结构框架墩采用旁位拼装、整体吊装、柱底对位连接的施工方案,施工阶段采用吊装变形控制和对位引导等施工关键技术,有效提高了施工工效和安装精度。对比传统钢横梁混凝土立柱框架墩,全钢结构框架墩工程投资相当,但减小了对既有铁路运营的干扰,施工难度和施工风险均大幅降低。

半刚接门式刚架的性能探讨

采用有限单元法对有吊车的单跨和双跨半刚接门式刚架进行了研究 ,分析中考虑了端板连接节点的半刚性和构件的几何非线性 ,探讨了节点半刚性对门式刚架内力和位移的影响 ,并给出了设计建议。

节点刚度对轻型门式刚架结构设计的影响

介绍了工程上通常采用的端板连接形式 ,并采用有限元模型对连接节点的变形特征进行了分析 ,研究了节点刚度变化对刚架设计的影响 ,并结合工程实际提出了设计建议。

节点连接形式对轻型门式刚架滞回性能影响研究

本文针对端板竖放、平放和斜放柱脚铰接1/2榀1/2缩尺变截面门式刚架进行滞回性能研究,每种连接形式3个试件。试验对比分析了不同端板连接的破坏形式、P-Δ滞回曲线、骨架曲线、刚度退化情况以及螺栓的内力分布规律。研究结果表明:3种连接形式的门式刚架塑性变形能力较差,耗能能力较低;端板越厚、螺栓等级越高、数量越多的节点刚度越大,但后期刚度退化越严重。端板竖放与平放连接接近刚性节点,斜放节点的变形能力优于其它两种形式,相应的刚架耗能能力也较好,但承载力较低;综合分析破坏模式、承载力和变形能力等,建议设计时优先选用端板竖放连接形式。

端板初始变形对外伸式端板连接性能的影响

针对门式刚架外伸式无肋端板连接中端板普遍存在初始变形的问题 ,采用有限元法对有初始变形的典型端板连接做了模拟分析 ,重点研究了端板初始变形对连接的内力、变形等性能的影响 。

门式刚架带加劲肋外伸端板连接的初始转动刚度计算

对欧洲规范Eurocode 3的组件法进行改进,考虑了带加劲肋的外伸端板与柱翼缘之间的拉伸刚度组件,使之可用于计算门式刚架结构中最常见的设置了加劲肋外伸端板连接节点的初始转动刚度,同时给出了该类节点的初始转动刚度的简化分析模型以及详细计算步骤,并通过试验进行了验证。结果表明:所提出的方法计算结果与试验结果吻合较好,可用于目前部分不符合规范刚性连接要求的门式刚架节点的初始转动刚度的确定,并为该类结构整体承载力的分析计算提供依据。

门式刚架改良型节点抗震性能分析

轻钢门式刚架结构具有自重轻,抗震性能好等优点。然而,现行门式刚架节点的构造和受力性能并不理想,为了改善门式刚架节点受力性能,文中在研究传统节点的基础上提出改良型节点形式,用ANSYS软件进行循环荷载作用的滞回性能检验、比较,对关键部位进行应力分析。结果表明,改良后门式刚架节点承载力有了大幅的提高,抗震性能也有了明显的改善,为工程应用和理论研究提供了宝贵的资料。

端板连接节点对门式刚架整体性能的影响分析

传统钢结构设计中将高强螺栓端板连接作为刚性节点,而实际情况下这种连接形式与计算结果有差异.采用有限元方法针对8种不同计算跨度的轻型门式刚架建立了三维整体有限元模型,分析了高强螺栓端板连接的节点刚度对门式刚架内力和位移的影响.计算结果表明,高强螺栓端板连接是一种半刚性连接形式,节点刚度对门式刚架整体结构的内力和变形将产生较大影响,在门式刚架的分析和设计中,应考虑节点半刚性的实际影响.

门式刚架新型节点力学性能分析

通过对螺栓端板竖放常规和圆弧形加腋两种节点的ANSYS有限元分析,得出加腋改造后节点受力性能明显好于常规节点,且该种加腋构造简单,易于工地现场施工,加腋后节点模型刚度大,满足强节点弱杆件设计原则。加腋对节点域有较好保护作用,承载力高,延性较好,可缓解节点域应力过分集中,模型加载时破坏以梁端位移过大为破坏准则,破坏时节点域变形很小。

半刚性连接钢框架静力分析的精细传递矩阵法

针对半刚性连接钢框架对结构受力产生一定影响的问题,利用精细传递矩阵原理对其进行静力分析.采用三参数力学模型模拟半刚性连接梁柱节点的弯矩-转角性能,用螺旋弹簧模拟节点连接的半刚性.根据精细传递矩阵法原理和结构的平衡微分方程,推导了半刚性连接钢框架静力分析的精细传递矩阵,编制了相应的计算程序,并进行了算例计算.算例结果表明,该方法正确有效,可用于结构的初步设计和最终校核;梁柱连接的半刚性使结构的内力发生重分布,进行钢框架结构分析及设计时应考虑半刚性连接的影响.

门式刚架端板螺栓连接的强度和刚度

论述门式刚架梁和柱的端板螺栓连接的设计问题，包括连接应满足的要求、构造形式、螺栓计算、端板厚度和节点刚度。还结合实验资料论证，按文内推荐的方法进行设计，在取得必要的强度的同时连接刚度也符合要求。

多跨多坡门式刚架中柱连接形式对厂房经济性的影响分析

门式刚架中柱连接节点连接形式对结构安全性及用钢量影响较大。此文试图以连续多跨多坡门式刚架为算例,使用PKPM 2010V1.3软件对不同的连接形式进行分析比较。结果表明,在特定的跨度、柱距情况下,中柱与梁刚接,具有最好的经济效益,可以有效的节省钢材。

门式刚架端板连接节点弯矩-转角曲线计算模型

进行了8个门式刚架端板连接节点的有限元分析,得出节点构造形式、端板厚度等因素对节点受力性能的影响规律。提出了门式刚架端板连接节点的弯矩-转角曲线计算模型。该模型考虑了节点域斜向加劲肋的作用,也考虑了节点域局部屈曲的发展过程和节点组件间的相互作用。通过与有限元分析及试验数据对比,表明该模型能够很好地反映门式刚架端板连接节点的受力性能,初始刚度和极限承载力等关键指标吻合较好。

轻型门式刚架梁柱连接如何设计成刚性节点

CECS 102∶2002《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的诸多规定,是以梁和柱刚性连接为基础的。但规程内容对此缺少明确指示,以致有些设计的连接节点刚度不足,从而使结构的可靠度下降。同时,近年来的研究工作表明,规程所推荐的端板螺栓连接必须采取有效措施才能满足刚性节点的要求。在实际工作中,必须有适当的准则来衡量节点转动刚度是否合格。采用欧盟设计规范EC3规定的准则,结合算例进行分析,表明加厚节点域腹板、设置斜加劲肋和增大端板厚度都可以实现刚性节点。另一方面,采用上翼缘拼接板比CECS 102∶2002推荐的构造方案更为有效。最后提出设计建议供修订CECS 102∶2002规程参考。

门式刚架结构节点初始刚度有限元分析

针对工程中应用广泛的门式刚架轻型房屋钢结构,给出节点初始刚度的计算公式,运用ANSYS分析了端板连接处的刚度,对影响其刚度的几种要素进行分类讨论,并讨论节点刚度对结构整体弯矩分布的影响。

门式刚架加腋节点试验研究

对门式刚架梁柱螺栓端板竖放常规和新型圆弧形加腋2种连接节点进行了对比试验研究,其结果表明,加腋改造后节点要比常规节点刚度大、极限承载力高、延性好,可缓解节点域应力的过分集中。常规节点受力性能要比加腋节点差。

门式刚架Γ型节点有限元分析

利用ANSYS软件对三种节点进行了低周往复加载和单调加载的对比分析,三种节点包括梁柱常规螺栓端板竖放节点圆弧形整体式节点和圆弧形加腋螺栓端板竖放节点。其结果表明圆弧形整体式节点和加腋改造后的节点要比常规螺栓端板连接节点刚度大,极限承载力高。加腋可缓解节点域应力的过分集中,避免了节点域的脆性破坏。圆弧形整体式节点域为圆弧形,使得该节点受力流畅,加载到破坏阶段,节点域变形较小。圆弧形加腋节点具有便于螺栓安装,节点为栓焊连接,刚度大延性也较好。同时加腋构成了第二道防线,进一步防止了偶然荷载作用下试件脆性破坏的发生。圆弧形整体式节点和圆弧形加腋节点均以梁端位移过大作为破坏准则,这三种节点的对比研究对工程设计有较好的指导意义。对于常规螺栓端板连接节点其节点域剪切变形较大,易引起节点的脆性破坏。剪切变形加大了梁端位移,且由于节点刚度相对较小,节点域应力较为集中,发生了荷载作用下柱翼缘的屈服破坏。

螺栓垫板连接式双肢冷弯C形钢门式刚架抗震性能研究

双肢冷弯C形钢门式刚架是一种新型组合截面门式刚架结构体系,该结构的构件通过垫板和高强螺栓将冷弯型钢拼合成双轴对称截面,便于梁柱节点的连接,有效提升了构件的承载能力。对5个刚架进行拟静力试验,对11个刚架进行有限元分析,以分析梁腹板高度、C形钢厚度、柱翼缘宽度、柱腹板高度、节点板厚度、屋面坡度和刚架跨度7个参数对双肢冷弯C形钢门式刚架破坏形态和抗震性能的影响。分析结果表明,C形钢厚度、柱腹板高度、柱翼缘宽度、刚架跨度对双肢冷弯C形钢门式刚架抗震性能影响显著,并根据正交试验分析结果发现了影响该类结构极限承载力和柱顶破坏位移的参数顺序,得到了两项结果最大时的参数组合,推导出了在适用范围内刚架抗震性能特征极限承载力和柱顶破坏位移的计算公式。

门式刚架控制截面尺寸和内力对节点设计影响

通过罚函数对单跨铰接变截面门式刚架的优化截面尺寸和内力对节点螺栓、端板设计的影响分析发现,优化设计强调了刚架腹板高度的利用,且有效地改善控制截面内力的合理分布。但端板厚度用目前我国现行的CECS 102-2002《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》设计时,由于必须保证其厚度大于16 mm,致使不能有效地减少端板用钢量的投入。如果采用EUROCODE 3欧洲钢结构规范,则在刚架优化设计条件下,节点端板用材的节省效果将是明显的,在文章的算例中,C,B两节点的用材是传统设计条件下的80.78%。随着端板设计厚度的合理减小,还可以改变节点在反复荷载下的滞回曲线,有利于结构的抗震作用。建议相关部门在下一轮的规范或规程制定时,注意吸收国外的设计理念。