T形钢管混凝土插板连接节点受弯性能研究

采用精细化有限元分析方法对T形钢管混凝土插拔连接节点的平面内受弯性能进行了研究.首先通过与试验结果进行对比,验证了精细化有限元模型的正确性和准确性.在此基础上研究了主管壁厚、支管壁厚、主管形式和混凝土强度对节点破坏模式和承载力的影响.结果表明,钢管混凝土插板连接节点的破坏模式和钢管插板连接节点不同,为主管冲剪破坏和支管...     

主管内填混凝土的矩形钢管X型节点受拉和受弯性能试验研究

为了解主管内填混凝土对矩形钢管X型节点性能的影响,分别进行4个矩形钢管混凝土X型节点和1个矩形钢管X型节点的受拉和受弯试验,试验主要参数为支主管宽度比β和主管宽厚比γ。试验结果表明,主管内填混凝土能够改善节点受力性能,提高节点刚度和承载力,与矩形钢管节点相同,参数β和γ是影响矩形钢管混凝土受拉和受弯节点承载力的主要因素,β越大、γ越小,矩形钢管混凝土节点受拉和受弯承载力越高,节点刚度越大;由于主管内填混凝土的作用,改变了节点破坏模式几何参数的变化范围,节点破坏模式与矩形钢管节点不同。建议套用相应矩形钢管节点承载力计算公式,依据破坏模式来验算矩形钢管混凝土X型节点的受拉和受弯承载力。     

钢管输电塔环形加肋节点承载力分析

通过试验对1/4和1/2环形加肋钢管插板连接节点基于钢管控制的极限承载力进行了研究。在此基础上,根据能量理论和虚功原理,提出了适用于估算此类节点极限承载力的分析模型,用数值分析方法得出了节点极限承载力,并与试验结果、有限元和AIJ计算结果进行了比较,证明该理论分析模型的适用性较好。     

Q345十字插板X型钢管节点受压承载力特性研究

介绍了钢管塔结构的横担—主材连接方式,开展了Q345十字插板X型钢管节点受压承载力试验研究;研究了节点的承载力—变形特点、破坏模式,探讨了节点的承载力计算理论,试验研究表明支管受压时十字插板钢管节点发生受压局部屈曲破坏,节点承载力计算值与实验值比较表明日本钢管塔结构的十字插板节点承载力计算理论可以应用于节点的承载力计算,且具有良好的精度。     

特高压输电线路钢管塔管—插板节点受弯性能

根据/4环、半圆环和全圆环节点形式的试验研究和有限元分析初步探索了钢管插板节点受弯的力学性能,并提出了这种节点的承载力确定方法及简便计算公式,在与日本《输电线路钢管塔制作基准》对比分析中,得出了承载力和不同参数的关系曲线。结果表明：极限承载力不仅与主管壁厚t、管径D、节点板长度B、现时状态下屈服区域内中截面顶部挠度δ有关,更重要的是还和现时状态下的加劲肋有密切相关。承载力计算公式对工程设计有重要的应用价值。     

PBL加劲型矩形钢管混凝土不等宽T型节点应力集中系数分析

为研究开孔钢板连接件（PBL）加劲型矩形钢管混凝土T型节点的疲劳性能,进行了T型节点支管受拉、面内受弯及面外受弯的应力集中系数分析。基于矩形钢管混凝土T型节点受拉试验,设计了主管为矩形钢管、矩形钢管混凝土和PBL加劲型矩形钢管混凝土,支管为方钢管的T型节点受拉试件,并采用ABAQUS软件对其进行非线性有限元分析,其中主管钢管宽厚比为27,支主管宽度比为0.4。通过非线性有限元数值模拟,分析热点可能出现位置,并采用二次外推法计算得到支主管的应力集中系数。结果表明:PBL加劲型矩形钢管混凝土节点热点出现位置与矩形钢管节点和矩形钢管混凝土节点一致;与矩形钢管混凝土节点相比,PBL加劲型矩形钢管混凝土节点的应力集中系数显著降低,抗疲劳性能明显提高。     

不同连接形式下圆钢管混凝土构件受弯性能研究

为研究不同连接形式下圆钢管混凝土构件受弯性能,对整体钢管混凝土试件、套筒连接钢管混凝土试件和套筒灌浆连接钢管混凝土试件的受弯性能进行了拟静力试验,采用三分点加载方式,分析了受弯试件承载力、刚度和延性性能,讨论了连接节点受拉区和受压区应变分布情况。结果表明：采用套筒连接和套筒灌浆连接的圆钢管混凝土构件承载力和延性性能均优于整体钢管混凝土构件,挠度变形曲线符合正弦半波曲线,承载力可按照整体钢管混凝土统一理论计算;与整体钢管混凝土构件相比,采用套筒灌浆连接试件刚度提高,初始刚度和使用阶段刚度均提高15%以上,极限阶段抗弯刚度可提高64.3%;套筒连接钢管混凝土试件中套筒仅起到约束作用,其连接节点可视为铰接点,套筒灌浆连接钢管混凝土试件中套筒、灌浆料和所连接钢管混凝土构成统一整体,共同受力,其节点可视为固接节点。     

反复荷载下圆钢管45°单插板节点承载力特性试验及理论分析

单插板节点是圆钢管塔结构的典型节点形式,因其结构简单、受力性能好、施工方便、易于管理和维护,被广泛应用于大跨越输电塔、特高压输电塔以及各种信号塔。以圆钢管45°单插板节点为研究对象,开展反复荷载作用下圆钢管45°单插板节点承载力试验和有限元模拟分析。通过试验和有限元结果的对比,分析了反复荷载作用下圆钢管45°单插板节点拉压承载力特性、应变发展规律和破坏模式。通过分析反复荷载作用下圆钢管45°单插板节点的荷载–位移曲线、骨架曲线和延性系数,研究了45°单插板节点的滞回性能。基于反复荷载作用下圆钢管45°单插板节点拉压承载力理论分析,提出了合理的节点设计建议,为输电线路工程圆钢管插板节点抗震设计提供参考。     

带内隔板的方钢管混凝土柱-钢梁节点设计研究

本文根据试验和理论研究结果,对用于高层建筑的带内隔板的方钢管混凝土柱-钢梁刚性节点的受力和变形特征进行了分析研究。结合《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS 159∶2004)的设计规定,首先对方钢管混凝土柱-钢梁节点的梁-柱连接,给出了不同抗震设防要求时的受弯、受剪计算公式及建议;其次通过对节点核心区受力机理的分析,建立了钢“框架-剪力墙”加混凝土“斜压短柱”的受力模型及其屈服机制,根据塑性极限分析,给出了节点核心区受剪承载力计算的叠加公式,并与“规程”公式和非线性有限元近似模拟分析结果进行了比较。本文提出的节点核心区受剪承载力计算公式,能够反映出轴压比的影响,其计算结果安全合理,可供实际工程设计参考。     

反复荷载下钢管单插板T型节点承载力特性试验及模拟

结构简单、安装便捷及传力明确的钢管单插板T型节点已广泛应用于特高压及大跨越输电塔等钢管结构,节点设计基本仅限于单调受力强度,而未考虑反复荷载下承载力特性。开展2个不同主管规格单插板T型节点反复加载试验,考察反复荷载作用下单插板节点的承载力–变形滞回特性、破坏模式及影响因素。加载初期T型单插板节点承载力–位移呈线性关系,滞回环所围面积很小,耗能不明显;当达到屈服承载力后节点受压承载力增长缓慢,受拉承载力增长较快,T型单插板节点滞回环所围面积明显增大并较为饱满,呈现出良好的耗能特性;由于节点板与钢管焊接处钢管反复内凹外凸,塑性变形较大,加载结束时主管沿节点板焊缝边发生局部屈曲破坏。开展反复加载承载力特性的数值分析,承载力–变形特性与试验结果接近,非线性模拟分析揭示了反复荷载下单插板节点荷载–变形滞回特性。通过对节点拉压承载力的理论分析,提出合理的设计建议。     

输电钢管塔空间KK型管板连接节点极限承载力

空间KK型管板连接节点作为输电钢管塔中最主要的节点型式,其安全性是整个塔架结构安全的重要保证。相比较于平面K型节点,在考虑实际结构中节点空间效应后的KK型节点的受力性能更为复杂。在平面K型管板节点的试验研究基础上,对两类空间KK型管板节点展开参数化分析,重点讨论了节点几何尺寸参数和主管轴压应力比等因素对节点极限承载力的影响变化规律。结合大量有限元参数分析所得计算结果,并综合考虑各种因素对节点极限承载力的影响,提出了空间KK型管板连接节点在主管管壁局部屈曲破坏模式下的极限承载力建议计算方法。     

钢管塔中管-板连接节点的破坏全过程分析

管-板连接节点在高耸钢管塔中应用较多,但对这类节点的研究却很少。以一个实际工程中的钢管塔为研究对象,对典型的管-板连接节点进行了理论探讨和基于弹塑性有限元的破坏全过程分析,并通过足尺模型试验验证了数值分析结果,得出了一些结论,对该类钢管节点的理论研究和工程设计具有重要的意义。     

支管偏心对插板连接管节点承载力的影响分析

通过有限元数值分析方法,开展了不同支管偏心距及主管径厚比对插板连接管节点极限承载力的影响研究。负偏心越大,节点承载能力随之增强,节点板材料也越经济;同时需留意,负偏心并不一定总是有利的。总之,偏心距及主管径厚比的影响应在工程设计中加以合理、有效的利用。     

负偏心对钢管插板K型节点承载力的影响

对主管规格为φ 219 mm×6 mm有负偏心作用的1/4加肋钢管插板连接的极限承载力进行了试验研究,根据试验结果提出了等效受力模型,在此基础上研究了有负偏心的1/4(1/2)和全环形加强板钢管插板连接的K型节点的主管轴力、主管管壁弯矩和剪力三者之间的相互关系,并利用有限元软件分析了各参数对节点极限承载力的影响,在此基础上提出了此类节点的建议公式并与试验结果进行了比较.结果表明:建议公式表面看是反映两两之间的相互关系,实际上是反映了主管轴力、主管管壁弯矩和剪力三者之间的关系,建议公式能较好的估算节点承载力的上限值.     

Experimental investigation and design of round ended elliptical steel tubular T-joints under axial compression

圆端形椭圆钢管是一种融合圆形和矩形截面特征优势的构件，其圆端部分可以提供良好约束，矩形部分可实现快捷连接，在桁架结构中有着良好的应用前景，然而目前尚缺乏有关圆端形椭圆钢管相贯节点的受力性能研究。为此，通过对13根圆端形椭圆钢管T形相贯节点开展轴压性能试验，研究相贯类型、主支管径比、主支管夹角和是否填充混凝土等对其破坏模式、承载力、初始刚度和延性等力学性能的影响，明确圆端形椭圆钢管T形相贯节点在支管受压作用下相较圆形或矩形钢管相贯节点的承载特征差异，揭示相贯节点的受力机理，提出圆端形椭圆钢管相贯节点的轴压承载力计算式。研究结果表明，圆端形椭圆钢管T形相贯节点表现出良好的轴压性能；支管与主管圆弧段连接的相贯节点轴压承载力分别为圆形或矩形钢管相贯节点的1.07~1.66倍，具有明显的承载优势；主管填充混凝土可使圆端形椭圆钢管T形相贯节点的轴压承载力和初始刚度分别提高75.5%~103.4%和11.9%~60.6%；通过试验结果验证，提出的轴压承载力计算式可较准确地评估圆端形椭圆钢管T形相贯节点的轴压承载力。     

圆钢管混凝土轴压长柱极限承载力的稳定系数法

为完善圆钢管混凝土轴压长柱极限承载力的计算理论,对比分析了中国国家标准GB50936—2014和CECS 28:2012中轴压短柱极限承载力的N0计算公式,并把GB 50936—2014中基于套箍系数的N0计算公式改写成统一的形式,提出了基于正则长细比的轴压长柱的稳定系数计算式,并通过36个试件的对比,对计算式的精度和适用范围进行了分析。研究表明,现行国标GB 50936—2014中基于套箍系数的N0计算公式更为精确,基于N0计算公式和本文的稳定系数,可以计算得到更为精确的轴压长柱的极限承载力。     

圆端形椭圆钢管T形相贯节点轴压性能试验研究与承载力计算

圆端形椭圆钢管是一种融合圆形和矩形截面特征优势的构件,其圆端部分可以提供良好约束,矩形部分可实现快捷连接,在桁架结构中有着良好的应用前景,然而目前尚缺乏有关圆端形椭圆钢管相贯节点的受力性能研究。为此,通过对13根圆端形椭圆钢管T形相贯节点开展轴压性能试验,研究相贯类型、主支管径比、主支管夹角和是否填充混凝土等对其破坏模式、承载力、初始刚度和延性等力学性能的影响,明确圆端形椭圆钢管T形相贯节点在支管受压作用下相较圆形或矩形钢管相贯节点的承载特征差异,揭示相贯节点的受力机理,提出圆端形椭圆钢管相贯节点的轴压承载力计算式。研究结果表明,圆端形椭圆钢管T形相贯节点表现出良好的轴压性能;支管与主管圆弧段连接的相贯节点轴压承载力分别为圆形或矩形钢管相贯节点的1.07～1.66倍,具有明显的承载优势;主管填充混凝土可使圆端形椭圆钢管T形相贯节点的轴压承载力和初始刚度分别提高75.5%～103.4%和11.9%～60.6%;通过试验结果验证,提出的轴压承载力计算式可较准确地评估圆端形椭圆钢管T形相贯节点的轴压承载力。     

空间圆钢管相贯节点极限承载力分析

以塔桅工程中空间圆钢管相贯节点为背景,应用有限元程序对其进行轴向拉、压极限状态的数值模拟.分析节点在荷载作用下局部应力分布、主管鞍点的荷载变形关系,对支管搭接的影响、应力集中系数和节点极限承载力进行探讨,提出在节点区局部采用钢管混凝土改善受力条件的可行性.     

轴向压缩下不加劲T型/Y型管节点性能的研究

使用有限元分析软件ABAQUS对轴向压缩载荷下T型和Y型管节点的失效模式﹑极限强度和具体性能进行研究。不加劲管节点的性能可从用于试验的管节点的数据库中提取。在数值分析中,使用修正弧长法可准确地模拟节点的性能,并有助于研究其真正的失效模式。通过数值分析发现,失效模式包括弦构件的局部弯曲、椭圆化变形、弦的塑性破坏。通过数值模拟得出的结果显示:节点表面的临界面积与椭圆化变形﹑变形量和应力有关。此外,对数值分析所预测出的极限强度与已有的试验结果进行了比较和验证。尽管已对管节点进行了大量的研究,但多集中于对极限强度和应力集中系数的估算上而不是对节点性能的具体研究,而此研究是一个全面解释轴向压缩下节点性能的具体研究。在已有的文献资料中很难看到这样深入又详细的节点研究。