钢管结构法兰连接节点抗弯承载简化设计方法

目的 提出法兰连接节点的抗弯承载设计方法,为实际工程中的法兰连接节点设计提供依据.方法 利用屈服线理论和简化的螺栓受力模型,得到分别由法兰板厚度控制和螺栓控制的法兰连接节点抗弯承载力,并力求综合两者,全面衡量法兰连接节点的受力特性.结果 根据屈服线理论得到的由法兰板厚度控制的弯矩承载力计算公式的结果,与有限元计算结果和试验结果进行比较,三者吻合较好,证明其具有合理性和良好的适用性;根据半T型连接模型得到的螺栓力计算公式,合理考虑了螺栓的撬力作用,并得到螺栓与法兰厚度等强时的法兰板厚度计算式.结论 最终得到了法兰连接节点全面的抗弯设计方法,提供了合理的设计流程,为法兰连接节点设计提供了一种有效途径.     

海洋平台组合结构-钢连接节点轴压性能试验研究及有限元分析

为了解决不锈钢管中管钢管混凝土组合海洋平台上、下组块结构间连接可靠性的问题,在JZ20-2北高点井口平台的基础上,提出了过渡件连接、隔板加劲肋连接和法兰连接3种节点型式.为考察和比较这3种连接节点的轴压力学性能,设计制作了3个1∶4的缩尺模型试件并进行了静力试验.同时,利用有限元ABAQUS对节点进行了非线性分析.有限元和试验的结果表明:过渡件节点、隔板加劲肋节点和法兰节点均能满足海洋平台承载力的设计要求,其中,法兰节点承载力最高,隔板加劲肋节点延性最好.除法兰节点外,过渡件节点和隔板加劲肋节点破坏严重.试件破坏形态主要表现为过渡件、钢管、隔板和加劲肋的屈曲,而不锈钢管中管钢管混凝土外观完好,承载力仍有盈余.     

K型钢管-板节点的极限承载力研究

采用有限元分析软件建立K型钢管-板节点有限元模型,验证了有限元模型的合理性,重点研究各个参数对节点极限承载力的影响规律.基于有限元分析结果,在归纳总结了节点板长度与主管直径比(α=L_p/D)、主管径厚比(γ=D/T)、节点板厚度与主管壁厚比(τ_1=t_p/T)、加劲板厚度(t_d)、主管轴向应力比(η=P_v/Af_y)及主支管的加载比例对节点极限承载力影响的基础上,提出带有加劲板的K型钢管-板节点极限承载力公式.     

采用新型双T型钢-穿芯螺栓连接的方钢管混凝土柱-钢梁节点滞回性能研究

提出了一种新型双T型钢-穿芯螺栓连接的方钢管混凝土柱-钢梁节点.该节点具有易于装配,震后可更换的特点.采用有限元分析软件ABAQUS建立足尺有限元分析模型,进行低周往复荷载作用下的精细化数值模拟,研究了T型钢翼缘、腹板以及抗剪板的厚度对该节点滞回性能的影响.结果表明:新型双T型钢-穿芯螺栓连接的方钢管混凝土柱-钢梁节点具有良好的强度、刚度和耗能能力.T型钢翼缘厚度对节点承载力影响较大,对节点初始刚度和耗能能力的影响较小.T型钢腹板厚度对节点承载力、节点刚度及耗能能力均有较大影响,增大腹板厚度可提高节点的承载力和初始刚度,梁端转角达到0.035后,增加腹板厚度可提高节点的耗能能力.抗剪板厚度在该节点的设计中不起控制作用.     

高强螺栓端板连接节点的非线性有限元分析

目的 研究高强螺栓对端板连接节点力学性能的影响．方法 采用有限元分析软件ANSYS，考虑螺栓数目、螺栓直径、端板厚度等影响因素，对高强螺栓端板连接中的外伸式节点进行三维非线性有限元分析．结果 螺栓数目、螺栓直径以及端板厚度对节点极限承载力都有不同程度的影响．8个螺栓的节点受力较为合理，比6个螺栓的端板连接的极限承载力提高近30％，能充分利用梁柱材料．端板厚度的变化影响节点的初始连接刚度，但对节点的极限承载力影响不大．结论 增大螺栓直径可以有效地提高节点的极限承载力．螺栓数目的不同影响节点螺栓的应力变化和各排螺栓屈服的先后顺序．端板厚度的增加在端板较薄时对节点的初始刚度影响明显．     

方钢管混凝土柱-工字型钢梁节点受力性能的非线性有限元分析

针对采用缀板连接形式的方钢管混凝土柱-工字型钢梁节点的力学性能,利用ANSYS有限元分析软件进行了三维有限元模拟数值模拟,有限元计算结果与试验实测数据吻合较好。在此基础上,对若干影响节点受力性能的几何参数和材料参数进行了参数分析。结果表明,所建立的三维有限元数值分析模型是合理的,加劲肋的设置及缀板厚度等参数对节点受力性能的影响较为显著,而钢管混凝土柱的轴压比与钢管宽厚比等参数对节点的力学性能影响较小。     

带外套管钢管混凝土柱与钢梁节点力学性能研究

在总结以往钢管混凝土柱与钢梁连接节点不足的基础上,提出了新型带外套管式钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点,通过已有的试验研究和理论分析,考虑构件的初始几何缺陷和混凝土的塑性损伤本构,在与试验对比后,分别建立了带和不带外套管式钢管混凝土柱-钢梁端板连接节点的有限元模型.通过对模型进行单调加载,分析节点的破坏和工作机理;然后对节点进行参数分析,总结出影响节点初始刚度和承载力的主要因素;提出外套管式钢管混凝土柱-钢梁端板连接节点的M-θr实用模型.结果表明:带外套管式钢管混凝土-钢梁端板连接节点具有更大的初始刚度、承载力,提出节点的M-θr曲线实用计算方法与有限元计算出的M-θr曲线吻合较好,研究将为外套管式钢管混凝土柱-钢梁单边螺栓端板连接节点在实际工程中的应用提供参考.     

变电构架中无加劲肋法兰节点有限元分析

运用有限元软件ANSYS对变电构架中常用的无加劲肋法兰进行了非线性数值分析.揭示了无加劲肋法兰节点在拉弯荷载作用下的受力特点和应力分布,比较了不同法兰盘厚度的节点在相同荷载作用下的螺栓内力,并分析了法兰盘刚度影响无加劲肋法兰节点受力性能的原因.     

方钢管混凝土框架-斜十字加劲薄钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

对三个1/3比例单跨两层方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙进行了低周反复荷载试验,研究了梁柱连接为穿心高强螺栓-端板节点和内隔板式节点对试件性能影响,并将方钢管混凝土框架-斜十字加劲薄钢板剪力墙与方钢管混凝土框架-非加劲薄钢板剪力墙进行对比.得到了试件的破坏形态、滞回曲线、延性、刚度、耗能能力等抗震性能指标,分析了其破坏特征、承载能力及刚度退化等力学性能.结果表明:方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙具有较高的承载力、抗侧刚度和良好的耗能性能.斜加劲肋能有效限制薄钢板剪力墙面外变形,提高结构初始刚度和承载力,有效减轻滞回曲线"捏缩".穿心高强螺栓-端板节点提高了节点域刚度,延缓了柱壁鼓曲.方钢管混凝土竖向边缘构件确保了薄钢板剪力墙性能充分发挥.     

门式刚架端板连接节点半刚性的非线性有限元分析

门式刚架中普遍采用的端板类连接是典型的半刚性节点连接,在介绍门式刚架端板节点的形式及其受力性能的基础上,采用接触单元来模拟端板连接节点的半刚性,预应力单元来模拟螺栓的预拉力,利用ANSYS软件对门式刚架半刚接节点进行了非线性有限元分析,深入分析了半刚性节点中加劲肋、端板厚度、螺栓直径变化对其性能的影响．通过计算表明,端板半刚性连接加劲肋、端板厚度、螺栓直径变化对节点域的剪切性能和梁柱腹板的受力性能均有较大影响．建议在设计中应采取相应措施,考虑节点半刚性的不利影响．