钢管混凝土T型节点在平面内弯曲荷载作用下的静力强度研究

利用有限元软件ABAQUS分别对空心截面T型管节点和主管中填充混凝土T型管节点在支管端部平面内弯曲荷载作用下的静力强度进行了研究.有限元模型的可靠性通过已有文献中的圆钢管混凝土N型管节点的试验结果进行了验证.利用有限元模型分别对3个主管中未填混凝土和3个主管中填充混凝土的T型管节点的静力强度进行分析.结果表明,主管中填充混凝土能显著的提高管节点的抗弯承载力.在此基础上,对钢管混凝土T型节点进行参数分析,参数包括支主管直径比β,主管直径与2倍主管壁厚比γ,支主管壁厚比τ,钢材屈服强度fy和混凝土的抗压强度fc.分析表明,参数β,γ,τ和fy对T型节点抗弯承载力有显著影响,而混凝土的抗压强度fc对节点的承载力影响不大.     

X型方钢管相贯节点抗弯刚度的影响因素

分析相贯节点几何参数对刚度的影响,有助于了解相贯节点的抗弯机理。以X型方钢管相贯节点为研究对象,利用ANSYS有限元软件,通过节点弯矩-转角曲线分析相贯节点支管与主管宽度比β、主管宽厚比γ以及支管与主管厚度比τ对平面内抗弯刚度的影响。结果表明:γ和τ一定时,节点抗弯刚度随着β的增加逐渐增大,在线性段增加幅度较大;τ和β一定时,节点抗弯刚度随着γ的降低而增大,在线性段增加明显;γ和β一定时,随着τ的变化,节点抗弯刚度基本不变。影响节点抗弯刚度的主要几何参数是β和γ,τ的影响不显著,但随着β的增加,τ的影响有所提高。     

圆管混凝土T型焊接节点热点应力试验研究

作为疲劳评估的基础性工作,试验研究了由圆钢管支管与圆钢管混凝土主管组成的焊接桁架T型节点(CFCHS)在支管轴向拉力、压力和平面弯矩作用下的热点应力分布及应力集中系数(SCF)特性.讨论了CFCHS节点的热点应力测试方法和试验结果,并与支管和主管均为圆钢管的T型焊接节点(CHS)进行比较,考察两种节点的性能差异.研究表明:CFCHS节点的热点应力,对主管可采用线性外推方法,对支管需采用二次外推方法;相比CHS节点,CFCHS节点的热点应力分布趋于均匀,SCF显著减小;CFCHS节点支管轴向受拉比受压不利,SCF增大;CFCHS节点几何参数β,τ,γ对主管SCF的影响效应与CHS节点基本一致,但是对支管SCF的影响效应与CHS节点有些差异;混凝土的作用主要是改善CFCHS节点刚度,从而降低SCF,并预期可提高疲劳强度,但混凝土自身强度等级的高低没有显著影响节点的SCF.     

多平面焊接相贯节点应力集中影响因素探讨

多平面焊接相贯节点的应力集中程度直接关系到其动力性能的优异。基于静力足尺试验和有限元数值模拟,针对太原火车南站候车厅屋盖结构代表性节点——68#节点进行分析,主要探讨了6种加载工况、节点代表性支管G3/G8壁厚改变对其应力集中程度的影响和分布规律。研究结果表明:足尺静力试验和数值模拟所得相贯节点应力集中系数基本一致;6种加载工况对焊接相贯节点应力集中程度差异明显,尤其以节点空间同时加载影响最小;支管G3/G8壁厚改变对主、支管应力集中程度影响不同,支管敏感性高于主管且与其壁厚成负相关。     

K型足尺相贯节点极限承载力试验研究

本文对K型节点支管在轴力、平面内弯矩、平面外弯矩共同作用下的极限承载力进行试验研究,分析节点加载过程中应力发展过程及位移变化。结果表明:通过对支管施加偏心荷载能够有效地模拟节点承受轴力、平面内弯矩、平面外弯矩的共同作用,节点区主管的局部屈曲是K型相贯节点的破坏模式。采用Eurocode 3中K型节点的公式对支管承受轴力、平面内弯矩、平面外弯矩共同作用的K型节点进行验算是可行的,验算表明节点是安全的且偏保守。     

不同搭接率时主方支圆钢管节点的承载力分析

K形搭接节点是空间结构中经常使用的一种连接方式.为深入了解K形搭接节点的特性,使用ANSYS软件,对一系列不同搭接率下的主方支圆K形钢管节点进行数值模拟,并将有限元分析结果绘制成曲线.分析支主管径宽比β,支主管厚度比τ,主管宽厚比γ支主管夹角θ等几何参数对此类节点极限承载力的影响.分析结果显示,当τ较小时,搭接率Ov对...     

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...     

几何参数对圆管K型节点应力集中系数的影响研究

采用分区产生网格的方法生成了K型节点的网格。应用有限元方法研究了几何参数对承受轴向荷载的K型节点应力集中系数的影响,通过分析可得几何参数α对应力集中系数基本没有影响,而参数β、γ、ι和θ对应力集中系数影响比较明显。     

空间DK型钢管相贯节点有限元分析

在充分考虑几何非线性和材料非线性的基础上,利用Ansys程序对DK型方圆节点进行非线性有限元分析。研究揭示了节点的破坏模式以及分布规律。重点分析了支管直径与主管边长比、主管的边长与其壁厚比、主管壁厚与支管壁厚比、支管轴线与主管轴线夹角对节点极限承载力的影响。     

平面K型主方支圆钢管搭接节点承载力参数分析

采用ANSYS非线性有限元法,对主方支圆K型搭接节点的搭接率Ov、支主管径宽比β、支主管厚度比τ、主管宽厚比γ及支主管夹角θ等几何参数关于此类节点极限承载力的影响进行数值分析,得到Ov-P、β-P、τ-P、γ-P、θ-P的关系图.研究表明,不论是贯通支管受拉还是受压,各参数与承载力的关系在隐藏焊缝焊接与不焊接情况下总体变化趋势是一致的;隐藏焊缝焊接节点的承载力高出隐藏焊缝不焊接的节点10%左右;随着参数Ov、β、τ的增加,节点的极限承载力呈线性增加;随着参数θ的增加,节点的极限承载力呈下降趋势;各参数中,搭接率是影响隐藏焊缝焊接与否的关键参数.     

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.     

圆钢管混凝土T型节点在轴向作用力下静力性能研究

T型圆管节点在支管轴向力作用下,破坏位置一般出现在主管表面的焊趾处.主要是因为主管的径向刚度远小于支管的轴向刚度,并且节点部位存在较大的应力集中.为提高T型管节点的静力强度,可通过在主管中填充混凝土以提高其径向刚度来实现.为了研究主管填充混凝土对T型管节点静力强度的影响,用有限元分析软件(ABAQUS)首先对6个模型分...     

搭接N型方圆钢管节点极限承载力研究

对搭接N型方主管、圆支管的相贯节点进行了非线性有限元分析,揭示了平面N型搭接节点的受力性能,描述了搭接节点3个参数(支主管径宽比、主管宽厚比、支主管厚度比)的变化对节点极限承载力的影响,同时分析了主管荷载对节点极限承载力的影响,提出了影响系数.研究表明,主管承受轴力对节点极限承载力影响较大,规范公式未考虑主管轴力的影响,其计算结果与有限元计算结果和实验结果有一定的误差,有必要考虑主管应力对节点极限承载力的影响.     

大曲率主管的圆钢管X型节点轴压承载力研究

为研究大曲率主管的圆钢管X型节点轴压性能,采用数值模拟方法对96个不同支、主管外径比β、主管径厚比2γ和主管曲率半径R的圆钢管节点进行有限元参数分析。有限元参数分析结果表明:支、主管外径比β对节点的破坏模式影响较大;曲率半径R对节点破坏模式影响较小。小β值节点主管出现局部凹陷之后产生一定薄膜效应导致承载力出现一定回升;大β值节点试件主管仅出现椭圆化变形无承载力回升现象。当β=0.8时,随着曲率变化节点极限承载力变化较小。当β=0.2、0.4和0.6时,主管曲率半径大于12倍主管直径时,极限承载力变化较小;主管曲率半径小于12倍主管直径时,极限承载力随曲率增大而有所提高。对于相同的主管径厚比2γ,主管曲率半径大于12倍主管直径时,极限承载力变化较小;主管曲率半径小于12倍主管直径时,极限承载力随曲率增大而有所提高。在欧洲钢结构规范(Eurocode3 Design of Steel Structures)中的主管平直的圆钢管X型节点极限承载力计算公式的基础上,采用乘以修正系数的方式拟合出大曲率主管的圆钢管X型节点轴压承载力计算公式,为该类节点的设计提供参考。     

圆钢管搭接节点延性分析

根据圆钢管搭接节点静力和滞回性能试验,对特定几何参数搭接节点的延性和塑性耗能能力进行了量化.由延性系数分析可知除SJ3的延性系数较低外其余搭接节点试件具有较好的延性;承受反复荷载作用时与单调加载时相比节点变形率低.由承载力储备分析可知反复荷载作用下试件的承载力储备较低,而静力荷载作用下试件的承载力储备均较大,说明承受反复荷载作用时节点的承载力储备降低.对于搭接节点τ(腹杆与弦杆壁厚比值)值较大时,节点承受反复荷载时的延性较差.由搭接节点耗能分析可知,总体看来各试件具有良好的耗能能力.     

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.     

海洋平台对称K型管节点的局部柔度及其参数公式

将半解析法应用于海洋平台对称K型管节点局部柔度的计算,为验证方法的准确性及可靠性,首先将在轴力和面内弯矩作用下的T 型和Y 型管节点局部柔度的计算结果与国外所有的参数公式进行了比较.在此基础上.用半解析法计算了一系列对称K型管节点的局部柔度矩阵,并通过对计算结果的回归分析得出了局部柔度矩阵中5个独立元素的参数公式.当海洋平台总体结构分析要求计及管节点局部柔度时,本文的参数公式可用来计算对称K型管节点的局部柔度矩阵.     

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%.     

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.     

火灾下考虑震损的方垫板加强T型节点抗火性能

利用已有试验验证方垫板加强T型节点数值分析模型,引入损伤变量,考虑参数直径比、径厚比、壁厚比、垫板长度与支管直径比及垫板厚度与主管厚度比,对震后火灾作用下方垫板加强T型节点抗火性能进行分析研究.结果表明:损伤变量对方垫板加强T型节点的临界温度影响较大,临界温度随着损伤变量的增大呈线性减小趋势;直径比、径厚比、壁厚比及垫板厚度与主管厚度比对方垫板加强T型节点的临界温度影响较小;垫板长度与支管直径比对方垫板加强T型节点的临界温度影响较大,且随着该比值的增大方垫板加强T型节点的临界温度减小;径厚比和壁厚比的增大会使方垫板加强T型节点临界温度发生小幅度的上升.