空间管节点应力集中分析

在各种形式的管结构中,管节点的设计是一个非常重要的研究课题.直接焊接管节点是目前广泛应用的一种管节点形式,它是由几个主支管交汇而成的三维空间薄壁结构,其应力分布十分复杂.基于此,本文采用有限元软件ANSYS,选取常用三种典型直接焊接管节点进行有限元分析,研究了主支管管径比和主支管夹角两个参数对节点构件应力集中系数的影响.     

空间钢管混凝土节点与空钢管节点应力集中分析

钢管结构具有承载力高、塑性和韧性好、制作和施工方便、经济性好等优点一直备受青睐.近年来钢管混凝土结构在桥梁工程中得到广泛应用,无论是空钢管节点还是钢管混凝土节点,管节点的设计成为一个非常重要的研究课题.直接焊接管节点是目前广泛应用的一种管节点形式,它是由几个主支管交汇而成的三维空间薄壁结构,其应力分布十分复杂.基于此,采用有限元软件ANSYS,选取常用三种典型节点形式,分析主支管管径比和主支管夹角两个参数对两类节点构件应力集中系数的影响.     

预加轴力下内置加劲环K型管节点抗冲击性能有限元模拟

采用有限元软件Abaqus建立了主管一端固定一端滑动,支管铰接,同时对主管和支管预先施加轴力的内置加劲环K型管节点有限元分析模型.研究采用内置加劲环的加强方法对遭受横向冲击荷载作用的K型管节点抗冲击性能的影响.分析结果表明:加劲环的存在显著减小了主管的局部凹陷和主支管相贯线处凹陷变形;增大了主支管的线刚度比,使支管变形增大;同时加劲环的加强作用对节点的最终能量耗散影响很小.     

T型铸钢节点冲击响应研究

对两端简支 T 型铸钢节点在冲击荷载下的响应进行了非线性有限元分析,得到不同荷载参数下节点的冲击力时程曲线和变形时程曲线. 分析中将铸钢节点的变形分为主管管壁局部凹陷、主管整体弯曲和支管轴向变形三部分,通过计算得到三部分变形随冲击时间变化的规律及其所耗散的能量在节点总耗能中所占的比例. 结果表明:冲击动能相同时,冲击荷载和支管轴向变形的最大值与初始冲击速度有关,节点塑性耗能总量随主管径厚比的增大而增加,随主管长径比及主支管直径比的增大而减小. 当主管长径比较小时,支管变形大于主管变形. 支管与主管的直径接近时,节点的局部凹陷变形可以忽略.     

T形、Y形带内置环肋圆钢管相贯节点承载力计算方法

为了得到T形、Y形带内置环肋圆钢管相贯节点的承载力计算公式,对528个节点进行参数化分析.结果表明:T形、Y形节点的环肋设置在冠点时,对节点承载力提高率的贡献最小,而设置在距冠点到鞍点距离的0.7~0.8倍时,贡献最大;支管受压时,T形带肋节点承载力提高值随环肋厚度和宽度的增大而增大,但受支主管直径比和主管径厚比的影响较小;T形、Y形带肋节点承载力提高值之比受支主管直径比和环肋厚度、宽度的影响较小,而随支主管夹角的增大呈近似线性增加;考虑主管应力比以及支管拉力的影响时,可沿用现行规范中无肋节点的相关参数.结合现行规范,提出了T形和Y形节点的承载力计算公式,适用性检验结果证明了所提公式的可靠性.     

圆钢管平面K型间隙节点极限承载力及其影响因素

以圆钢管平面K型间隙节点为对象,利用非线性有限元对其极限承载力进行了研究.分析了主、支管轴线间角度θ,支、主管直径比β（d/D）,主管径厚比γ（D/T）以及不同的边界条件及加载方式对节点极限承载力的影响.通过有限元计算值pu与规范公式计算值pcu的比值发现,规范公式对K型间隙节点承载力的计算偏向保守,且未考虑边界条件对节点承载力的影响.     

搭接N形与有间隙N形相贯节点极限承载力的计算

N形节点属于特殊的K形节点,目前专门针对该类型节点的研究相对偏少。搭接的N形节点,力的传递方式以及破坏形态与有间隙的N形节点不同,需要对两种节点在主支管同时受压情况下的极限承载力进行比较。计算结果表明,当N形钢管相贯节点主支管尺寸、材料、受力边界条件均相同时,搭接N形节点要比有间隙的N形节点的极限承载力大。     

焊接管节点结构的加固方法研究（英文）

管节点结构中主管沿着径向的刚度通常要远小于支管的轴向刚度,因此破坏部位很容易发生在主管和支管相贯线附近的主管表面上.为了改善管节点的承载能力,有必要对其进行加固.本文介绍了几种加固方法,如内置加劲环加固、环口板加固、内置插板加固和主管壁厚加固等.根据一些相关的试验报道,采用有限元方法对几种加固方法进行了评价.     

平面内弯矩作用下主圆支方K型节点的应力集中系数研究

文中采用有限元与试验方法系统地分析了主圆支方K型管节点在平面内弯矩作用下的应力集中系数。使用ABAQUS软件进行了125组在平面内弯矩作用下节点的数值模拟,得到了K型管节点在平面内弯矩作用下焊缝区域的应力集中系数,并且对主管和支管的应力集中系数进行了系统研究,分析了节点几何参数对主管和支管的应力集中系数的影响。结果表明,β(支管与主管直径比值)和2γ(主管直径与壁厚比值)值对节点的应力集中系数影响较大,而τ(支管与主管壁厚比值)对主管和支管的应力集中系数影响较小。主管的应力集中系数值主要出现在鞍点的附近,而支管的应力集中系数值出现的位置主要由β、2γ和τ等几何参数来决定。根据有限元模型的分析结果,通过曲线拟合提出了计算平面内弯矩作用下主圆支方K型管节点应力集中系数的参数方程,并对该方程的准确性进行了评价。最后,通过节点平面内弯曲试验再次验证了本文提出的应力集中系数公式的可靠性和安全性。     

主方支圆钢管轻骨料混凝土K型节点承载力

为研究主方支圆高强钢管轻骨料混凝土有间隙K型节点的承载力,对支管间设置加劲板的节点和基本型节点进行了主管轴压静力加载试验,考察了加劲板和支主管偏心距对节点破坏模式和承载力等受力性能的影响.试验结果表明:与受拉支管相连的主管鼓起、支主管焊缝开裂、支管根部屈曲、加劲板焊缝开裂和加劲板屈曲是该类节点的典型破坏模式;受压支管和主管受压区内轻骨料混凝土未发生明显破坏,受拉支管和主管受拉区内轻骨料混凝土发生轻微破碎;加劲节点的屈服承载力和极限承载力较基本型节点分别提高43.4%～69.6%和25.9%～43.1%.基于有间隙K型节点试验破坏模式,推导了考虑加劲板应力传递效应和轻骨料混凝土约束效应的与受拉支管相连的主管凸曲承载力计算式和支主管焊缝开裂承载力计算式.     

大跨度上承式钢管混凝土拱桥拱顶桥面断缝研究

一座大跨度上承式钢管混凝土拱桥,拱顶一段设计为框架式结构,为了减小混凝土桥面板应力,框架段桥面每隔一定距离设一道断缝。本文主要研究拱顶框架段桥面断缝对全桥结构静力特性与动力特性的影响。结果表明,拱顶框架段桥面设置断缝可降低框架范围内桥面板的应力,但拱肋混凝土应力有所回增,时结构的动力特性影响不大。     

大跨度上承式钢管混凝土拱桥拱顶桥面断缝研究

一座大跨度上承式钢管混凝土拱桥,拱顶一段设计为框架式结构,为了减小混凝土桥面板应力,框架段桥面每隔一定距离设一道断缝。本文主要研究拱顶框架段桥面断缝对全桥结构静力特性与动力特性的影响。结果表明,拱顶框架段桥面设置断缝可降低框架范围内桥面板的应力,但拱肋混凝土应力有所回增,时结构的动力特性影响不大。     

茅草街大桥主桥整体稳定性优化计算

茅草街大桥主桥为中承式钢管混凝土系杆拱桥，主跨368m，桥面净宽仅16m，宽跨比很小．为了保证茅草街大桥主桥的稳定安全性，同时又使设计经济、合理、美观，本文建立茅草街大桥主桥的空间稳定分析模型，研究横向联系构造及主拱圈构造的不同形式对钢管混凝土拱桥稳定性的影响，得到了拱桥构造与拱桥整体稳定性之间的影响曲线，提出了茅草街大桥主桥整体稳定性优化的措施。     

双曲拱桥承载能力评估

探讨某双曲拱桥承载能力评估问题。根据双曲拱桥的主拱圈是拱桥主要受力结构的受力特点,采用ANSYS有限元分析程序,对某双曲拱桥进行受力分析和承载能力评估,具体过程为:根据该拱桥的受力特点,将拱肋与拱波形成的组合截面作为主拱圈的截面,将拱上建筑与桥面系作为集中或分布荷载作用在主拱圈上,按桥梁设计规范对拱桥施加活荷载,对桥梁进行力学性能计算,根据计算结果进行桥梁承载能力评估,计算结果表明:该桥在原设计荷载作用下,其轴力、剪力均能满足要求,拱脚及拱顶处的偏心距不满足。所以,应对该拱桥进行加固改造,以满足交通运输发展的需求。     

钢管初始应力对大跨径钢管混凝土拱桥稳定承载力的影响

在钢管混凝土拱桥施工过程中,采用不同施工方法合拢成拱,然后再向管内灌注混凝土,钢管中就产生了较大的初始应力．利用初始应力钢管混凝土的本构关系,分析钢管混凝土拱桥稳定承载力影响程度．计算结果表明,钢管初始应力的存在降低了钢管混凝土拱桥稳定承载能力,且不同的荷载工况影响程度不同．分析大跨度钢管混凝土拱桥稳定承载力时,应考虑钢管初始应力问题．     

钢管混凝土拱桥温度应力数值分析

以钢管混凝土拱桥的温度应力为分析对象,编制了钢管混凝土构件截面热传导差分计算程序．在此基础上,编制求解钢管混凝土拱肋温度应力的有限元程序,定性分析了钢管混凝土拱桥的温度特性．     

悬臂拼装钢筋混凝土箱型拱桥的施工监测方法

以贵州省六圭河特大桥(跨度为195m的上承式钢筋混凝土箱型拱桥)为工程背景,介绍了六圭河大桥施工监测的特点,并分析了引起误差的原因.测试表明,六圭河大桥最终裸拱的受力和线形都比较理想,从而证明了对这座桥采用的监测方法是有效的,为同类型大跨度桥梁施工监测提供了较好的借鉴.     

钢管混凝土拱桥可靠度分析

为了研究由于施工产生的误差对结构可靠度的影响,针对铜管混凝土拱桥的特点,采用应力叠加法(也即极限状态设计法)模拟了钢管混凝土拱桥成桥过程,运用响应面法结合FORM计算了结构体系可靠度.分别计算了拱桥拱轴线设计高度及拱轴线下降0.3 m两种荷载工况下的结构体系可靠度.计算结果表明按1/2跨截面影响线布载时桥粱的可靠指标最...     

中承式空间Y形钢拱桥力学分析

异形拱桥作为景观桥可以很好满足人们的景观需求,但同时它的受力形式也复杂多样,为了研究某空间Y型拱桥在施工阶段以及成桥阶段的受力特点,采用有限元分析软件建立全桥的数值模型。在考虑结构所受强风荷载的基础上,主要研究该结构在各个施工阶段以及成桥阶段关键部位的内力和应力,然后对结构进行动力和稳定性分析。结果表明: 该桥所受风荷载较为显著,双拱侧拱脚因为倾角的原因弯矩值较大,结构的受力均满足规范要求。通过对该拱桥的相关力学行为分析,研究结论可以给未来类似结构的设计和施工提供参考。     

横缝间隙对拱坝应力状态的影响分析

考虑拱坝分期施工过程,采用常刚度加速迭代算法研究了横缝间隙对小湾拱坝应力状态的影响．对灌浆后横缝没有间隙和存在0．5mm的间隙两种情况进行的对比计算和分析结果表明,横缝间隙的存在对坝体应力分布规律的影响不大,但对应力的大小有较大影响,即坝体上游面拉应力大小和拱冠梁底部拉应力范围均有明显增大．