圆钢管或圆钢管混凝土半相贯节点承载力计算方法研究

为了获悉圆钢管半相贯节点和圆钢管混凝土半相贯节点在不同失效模式下的极限承载力,文章基于失效模式建立了合理的力学计算模型,分别提出了圆钢管半相贯节点和圆钢管混凝土半相贯节点在支管受拉处、支管受压处的极限承载力计算方法;利用有限元计算软件ABAQUS建立了圆钢管半相贯节点和圆钢管混凝土半相贯节点的有限元计算模型,验证了所提计算方法的正确性。研究结果表明,所提出的圆钢管半相贯节点、圆钢管混凝土半相贯节点的极限承载力计算方法可以用于实际工程的管桁架结构设计。     

新型K型弯管锥头节点与传统管桁架节点的力学性能对比研究

新型K型弯管锥头节点在超大跨度结构中具有节约材料、便于施工等优势,为了使该节点能应用于工程实践中,本文将其与普通管桁架弯管节点、变截面管桁架弯管节点进行了对比研究.通过有限元计算软件ANSYS进行参数化分析,对比了三类节点的破坏模式、极限承载力、强屈比和延性系数.分析表明,K型弯管锥头节点的承载力明显优于其余两类节点,该节点也表现出与另外两类节点同样良好的强屈比与延性系数,可知该节点同样具有充足的安全储备和耗能性能.     

某大型轻钢屋盖结构设计与分析

武汉中国光谷广场轻钢屋盖采用了三角形立体钢管桁架及单层椭圆旋转壳结构形式，分析了立体钢管桁架节点设计计算假定对结构计算的影响；对无间隙相贯管节点中不可见相贯线是否必须进行焊接进行了分析，介绍了足尺寸节点试验的情况；应用非线性有限元程序对单层椭圆旋转壳进行了整体稳定分析，并介绍了网壳的节点设计情况．     

钢管桁架相贯节点研究

介绍了钢管桁架相贯节点的主要形式,结合工程实例对直接焊接管节点设计进行了探讨并提出了焊缝计算的方法．     

考虑节点柔度的空心圆钢管桁架的简化分析模型

焊接圆钢管桁架在节点部位存在明显的局部柔度现象,在进行有限元分析时要精确模拟这种节点局部柔度就需要采用3D实体或壳单元模拟整个管桁架结构,这导致有限元分析的计算量大、效率低,不利于在工程设计中采用。为了简化计算过程,通常使用常规梁单元模拟钢管构件,并将管节点部位模拟成刚接形式。这种简化方法虽然提高了计算效率,但是却无法模拟出节点局部柔度导致的变形。为了解决这个问题,在常规梁单元模型基础上,在节点部位引入一个虚拟梁单元(Fictitious Beam Element,FBE)模拟节点的局部变形。虚拟梁单元的刚度可通过以往对管节点柔度研究所提出的参数公式进行等效。为了验证这种简化模型的准确性,对由T型管节点和Y型管节点组成的管桁架进行参数分析,共计算了12个管桁架模型,对这些管桁架模型分别采用3D有限元模型、常规刚接梁单元模型以及所提出的虚拟梁单元模型进行分析。研究结果表明:常规刚接梁单元模型会过低估计管桁架的变形,而采用虚拟梁单元模型则可以高精度地计算出管桁架的变形。     

节点弯距在矩形钢管桁架中的影响分析

钢桁架通常按铰接体系计算,而实际结构中由于构造等原因,经常形成刚性或半刚性节点,杆件端部受到不同程度的约束而产生节点弯距.通过大尺寸的、大跨度带悬挑矩形钢管桁架的模型试验,着重分析了该桁架中的节点弯距.试验结果表明,节点弯距在本桁架中的影响不可忽略,在设计中应加以考虑.还进一步对该结构进行了两种节点构造形式的有限元分析,并通过和试验结果进行对比可知,腹杆和弦杆应分别采用相应的节点构造形式的分析结果进行设计.     

T形焊接方管内加劲节点轴向力下的承载力

简述了国内外桁架节点加强的研究现状;对主管为焊接方管、支管为圆管的T形内部加劲节点在轴向力作用下的承载力,进行了较为系统的有限元数值分析;采用板壳单元,比较研究了多种参数下节点的极限承载力;通过试验与有限元的对比研究,为数值计算参数的选择提供了可靠的依据.相对于非加强节点,加劲节点具有更强的承载力.在大量节点数值计算基础上,对加劲板的内部布置、几何尺寸、承载力的提高等方面进行了系统分析,为此类节点型式在工程中的应用提供了设计参考.     

主管内填混凝土对矩形钢管桁架受力性能影响

为了解主管内填混凝土对矩形钢管桁架受力性能的影响,在试验研究的基础上,进行了主管内填混凝土对矩形钢管桁架结构节点、杆件承载力和刚度的影响分析,并探讨了其失效机理。结果显示:主管内填混凝土改变了节点的失效模式,但节点仍然是桁架结构的薄弱部位;主管内填混凝土能够明显提高受压节点的承载力和刚度,但受拉节点的承载力和刚度提高程度不明显;主管内填混凝土能够很好地协助受压主管受力,并提高受压主管刚度,而受拉主管的承载力和刚度提高程度不明显;对受压支管承载力有一定影响,而对受拉支管影响很小。探讨了目前规程关于受压节点的破坏模式和承载力计算,以及主管内填混凝土后的矩形钢管桁架结构变形的计算,提出了考虑节点变形影响的实用计算方法,为主管内填混凝土矩形钢管桁架结构的应用提供参考。     

不同环向节点板宽厚比Q460高强钢管节点的承载力特性分析

圆钢管-工字截面横梁节点采用环向节点板连接主管与横梁,为了研究不同环向节点板宽厚比对Q460高强钢管节点承载力特性的影响,设计了钢管规格为1 030 mm×14 mm的圆钢管节点和相同钢管用钢量的十六边形钢管节点。建立节点的有限元模型开展非线性承载力分析,考察采用6种不同环向节点板宽厚比钢管节点的荷载-变形关系及其极限承载力。分析结果表明6种节点均具有良好的承载力特性和延性,环向节点板宽度增加有利于提高高强钢管节点承载能力;且相同节点板宽的十六边形钢管节点承载力略低于圆钢管节点,节点承载力计算时应考虑主管截面形式对节点承载力的影响。此外,探讨了高强钢管节点的承载力计算理论,节点板宽度小于7.5t时可以根据方法 2进行承载力计算。     

焊接矩形钢管T,Y,X型节点的极限承载力计算

焊接矩形钢管T,Y,X型节点是钢管桁架中常用的节点形式,但其极限承载力计算仍是较为突出的问题。本文对这种节点现有的极限承载力公式进行了分析,然后提出了极限承载力计算的修正公式。并将国内外试验数据对这些公式进行了比较,可以看出修正公式计算精度高,可供工程设计时参考。     

750kV钢管混凝土变电构架相贯节点SCF试验研究

以国内首例750kV钢管混凝土变电构架工程为背景,对3个采用不同加强方式(即瓦形板、套管和腋板加强)和一个作为对比的无加强钢管混凝土Y型节点在平面内弯矩作用下的应力集中系数(SCF)进行了试验研究.结果表明:相比无加强节点,本文采用的3种加强方式均能显著降低节点的SCF值;通过2种外推方法的对比表明,主管的SCF可以采用线性外推法,而支管SCF需采用二次外推法;增大主管轴压比将显著降低节点的SCF值,使SCF值分布更为均匀.将试验SCF结果与现有规范的计算公式对比表明,现有规范计算结果与支管的SCF试验结果吻合较好,而对主管的SCF明显均偏于保守.     

矩形钢管混凝土T、Y型节点受压性能试验

为研究矩形钢管混凝土T、Y型节点受力性能,进行了7个矩形钢管混凝土T、Y型节点和1个矩形钢管Y型节点的受压试验,对节点的破坏模式及支主管宽度比β、内填混凝土对节点受压性能的影响进行了分析.试验结果表明:主管内填混凝土对矩形钢管混凝土T、Y型节点受压性能的影响明显,主管内填混凝土后,主管侧壁局部鼓曲这一破坏模式得到了避免,随支主管宽度比的减小,节点区域局部变形越明显,节点刚度越小;矩形钢管混凝土T、Y型受压节点承载力根据相应的破坏模式进行计算,当弦杆长度很短、支主管宽度比很小时,采用局部承压破坏模式进行计算;当弦杆长度较长时,往往发生弦杆弯曲破坏.     

空间钢管混凝土管节点有限元分析

钢管混凝土桁架式拱桥多采用主支管直接相贯焊接的空间节点构造型式.管节点连接处应力集中使节点成为整个结构的薄弱环节.基于此,本文采用有限元软件ANSYS,利用圣维楠原理对四管桁架拱桥中的三种典型节点进行了局部受力分析,分别考虑了主管与支管夹角、主支管管径比和主支管管壁厚比三个参数对节点构件应力的影响.     

空间圆钢管K型相贯节点刚度公式数值研究

为了研究圆钢管K型相贯节点平面内、外刚度性能,以平南三桥为工程背景,采用正交试验法对K型相贯节点的相贯角度、支主管径比、主管外径与支管间距之比、主管径厚比、支管外径与主管壁厚之比等确立计算模型的具体参数,运用ABAQUS软件对计算模型进行分析,并应用多元线性归回方法拟合出空间K型相贯节点刚度的参数公式.对钢管拱中K型空...     

矩形钢管空腹桁架人行天桥“TT”型节点受力性能

采用有限元数值分析方法,对某矩形钢管空腹桁架人行天桥"TT"型空间节点的受弯性能进行了研究。结果表明,空间受弯节点在下平联荷载作用下,最大应力发生在宽度比较小的弦管受压腹板上;空间受弯节点的主要破坏模式有:与下平联下翼缘板连接处的弦管腹板压跛破坏,下平联上翼缘板与弦管连接处的钢材或者焊缝断裂破坏,或者两者的联合破坏;由于平面内、外弯矩的共同作用,空间节点的抗弯承载力降低,不能单独地按照平面内或者平面外抗弯承载力来计算,而应考虑两者的相互影响。下平联与弦管不同连接位置对承载力影响不大,但采用中间连接方式的弦管应力最小且应力集中程度最低。     

X型钢管相贯节点抗弯极限承载力的影响因素分析

为解决钢管结构设计中相贯节点设计问题,采用三维四节点弹塑性壳单元shell 181单元和理想弹塑性材料在ANSYS有限元程序中建立X型钢管相贯节点的有限元模型,分析了支管直径与主管直径比β、主管直径与壁厚比γ对X型钢管节点的极限抗弯承载力的影响,并给出各影响因素对X型钢管相贯节点抗弯极限承载力的影响规律.     

计及轴向压力的T型方钢管节点火灾条件下失效临界温度的计算方法

承受轴力的T型方钢管节点,当节点失效形式为主管表面屈服时,可用塑性铰线模型计算管节点的极限承载力。对于火灾升温环境下的T型方钢管节点,当其承受支管和主管轴力作用时,通过对高温下钢材屈服强度的折减,可以估算T节点失效时的临界温度。利用该理论和方法,对5个不同几何参数的T节点模型在标准升温过程中的临界温度进行了估算,并和有限元模拟的结果进行对比。研究结果表明:利用塑性铰线理论和屈服强度折减方法可以较为精确地估算火灾环境下T型方钢管节点失效临界温度。     

圆钢管混凝土Y形节点极限承载力计算方法

文章研究了支管受拉或受压的圆钢管混凝土Y形节点在各种失效模式下的受力性能和破坏机理,基于不同失效模式下的破坏机理和受力状态,建立了合理的力学计算模型,提出了支管截面形式为圆形或矩(方)形的圆钢管混凝土Y形节点极限承载力计算方法,并通过试验验证了所提计算方法的合理性。研究结果表明,文中所提出的圆钢管混凝土Y形节点极限承载力计算方法可以用于圆钢管混凝土桁架结构设计和实际工程。     

大跨度楼面桁架销轴节点承载性能试验研究

以山东邹城国际会展中心实际工程为研究背景,结构为多层框架,柱采用圆钢管或矩形钢管,梁采用钢桁架或H型钢.大跨度部分二层楼面钢桁架上下弦杆及腹杆均采用H型钢,与圆钢管柱采用销轴节点连接,为较理想的铰接.因楼面荷载大,现行规范没有销轴节点的设计方法,有必要进行试验研究.通过4组试验及有限元分析,表明销轴节点具有良好的传力性能和转动能力,承载性能满足设计要求,其设计方法可供类似工程参考.     

方钢管混凝土X型节点受拉力学性能的非线性有限元分析

为研究主管轴力、内填混凝土对方钢管节点受拉力学性能的影响,文章进行了X型节点受拉的非线性有限元分析。以方钢管混凝土X型节点受拉试验为研究原型,改变主管的轴力比、宽厚比、支主管宽度比等参数,设计了12个方钢管混凝土和12个方钢管X型受拉节点试件,分别从节点承载力、抗拉刚度、支主管应力分布等方面进行了对比分析。结果表明:改变主管轴拉比、支主管宽度比及主管宽厚比,方钢管混凝土相对于方钢管的节点承载力提高均不显著;主管受轴压力作用时,方钢管混凝土节点承载力高于方钢管节点;方钢管混凝土节点的抗拉刚度、抗疲劳性能显著高于方钢管节点。