轴向拉力作用下圆钢管法兰连接节点承载性能的试验研究

以法兰板形状(圆板、环板)、法兰板厚度、螺栓至管壁距离、螺栓个数及强度等级、螺栓有无预拉力等为参数,针对圆钢管有、无加劲肋法兰连接,共进行了13个法兰连接节点轴向拉伸试验,得到了节点破坏形式及承载力。研究表明:法兰连接节点承载力与法兰板厚度、螺栓边距、螺栓个数及强度等级、法兰板形状等有关,预拉力对节点承载力影响较小。     

输电线路钢管塔底法兰受力特性及连接刚度分析

输电线路钢管塔中钢管在底法兰连接处存在刚度削弱现象,而现行相关规范底法兰节点的设计基于强度理论,并未考虑节点的连接刚度。通过25组刚性底法兰的轴拉受力分析,研究底法兰的受力特性和连接刚度,考查底法兰板厚度、内外边距、加劲肋厚度和高度以及螺栓规格和数量对底法兰受力特性和连接刚度的影响规律。研究结果表明:在一定范围内,增加法兰板厚、内边距、加劲肋厚度和高度可以有效地提高底法兰的抗弯刚度;超出此范围,法兰板厚的变化对抗弯刚度影响不大;低于此范围时,法兰板厚的减小会较大程度地降低其抗弯刚度;外边距对抗弯刚度的影响较小。     

方钢管混凝土穿芯高强螺栓-端板节点滞回性能研究

对3个方钢管混凝土柱穿芯高强螺栓-端板节点试件进行了伪静力试验研究。采用有限元程序ANSYS对节点进行了循环荷载作用下的三重非线性有限元分析,研究了轴压比、混凝土强度、高强螺栓预拉力、端板厚度及端板加劲肋等因素对节点滞回性能的影响。结果表明,轴压比和混凝土强度对节点滞回性能影响较小,减小高强螺栓预拉力将显著降低节点的耗能能力,端板加劲肋和端板厚度对节点性能有明显的影响,但设置加劲肋比增加端板厚度对改善节点性能更有效。试验与计算结果表明,穿芯高强螺栓-端板节点具有很好的强度、刚度、延性和耗能能力。     

加劲肋对钢管相贯节点力学性能的影响

加劲肋可以提高钢管相贯节点的承载力及刚度,进而提高节点可靠性和结构整体稳定性.其中,加劲肋的平面尺寸、厚度、形状以及加劲肋是否贯穿钢管等对节点的刚度、承载力及延性有很大影响.以一个钢管相贯节点足尺试验为基础,通过一系列扩展的有限元模型来分析加劲肋厚与管厚比、加劲肋尺寸与管径比和加劲肋是否贯穿钢管等因素对节点承载力、屈服前后刚度以及延性的影响.研究结果表明,加劲肋可以显著提高节点承载力和刚度.对于仅焊于钢管外的加劲肋,合理的厚度比(加劲肋厚度与管壁厚度之比)为α=0.5 ～1.0;对于贯穿钢管的加劲肋,合理的厚度比为α=0.5 ～0.8;加劲肋边长与管径之比β的合理取值为0.6～1.     

GFRP法兰节点抗弯性能试验研究

对锥颈式玻璃钢内、外法兰进行了静力纯弯试验,研究了GFRP内、外法兰的抗弯承载力、抗弯刚度及破坏模式与法兰板厚度、锥颈高度,螺栓边距之间的关系,提出了提高GFRP法兰节点抗弯承载力和刚度的构造措施。     

外伸端板加劲肋试验和有限元研究

为研究梁柱外伸端板螺栓连接中端板加劲肋对节点刚度和承载力的影响,对外伸端板加劲肋进行系统分析.给出三角形加劲肋较无限长矩形加劲板受拉强度效率系数的计算公式,并基于端板外伸加劲肋的传力及翼缘内外侧螺栓拉力均衡的考虑提出加劲肋形状和厚度的设计方法.对6个无加劲和3个加劲T形件连接节点进行试验研究,并对多个外伸端板连接节点模型进行有限元分析.研究结果表明,工程中常用加劲肋会过早屈服,起不到理想的加劲效果;推荐方法设计的端板加劲肋能够很好地满足<门式刚架轻型房屋钢结构技术规程>(CECS102:2002)所隐含的加劲肋使端板外伸部分由一边固支三边自由板变为两相邻边固支板的要求.     

装配式方钢管法兰连接节点受力性能研究

法兰连接是装配式多高层钢结构中箱型柱全螺栓拼接的一种新方法,为研究箱型柱与柱法兰连接在拉力、弯矩、剪力组合作用下的受力性能,运用有限元分析软件ABAQUS对具有不同法兰厚度、螺栓边距、螺栓孔直径的11个法兰节点柱进行了分析。有限元分析表明:法兰厚度是法兰连接承载力、刚度、撬力大小的主要影响因素,螺栓边距会影响螺栓撬力的大小,螺栓孔径对法兰连接节点的力学性能没有影响。     

环形加劲肋对大直径相贯钢管节点承载力与失效模式影响研究

对带或不带环形加劲肋的特高压输电塔横担与塔身连接节点缩尺模型进行承载力试验研究,分析环形加劲肋对该类节点屈服承载力和极限承载力的影响;通过有限元建模分析,研究环形加劲肋对大直径相贯钢管节点承载力的贡献和作用机理,及其对节点失效模式的影响规律。研究结果表明:环形加劲肋将横担与塔身连接节点的受压屈服承载力提升30%以上,有效改善了主管管壁和节点板的受力状态,关键区域应力分布及失效模式有限元结果与试验结果吻合良好,可有益于钢管输电塔的设计分析。     

方钢管混凝土柱穿芯螺栓端板节点性能的非线性有限元分析

用ANSYS有限元程序对方钢管混凝土柱一钢梁穿芯螺栓端板半刚性节点的非线性性能进行了理论分析,并将计算结果与试验结果进行了比较,两者吻合较好。通过对6个系列共13个方钢管混凝土柱一钢梁穿芯螺栓端板连接试件的非线性有限元分析,重点探讨了连接的各类组件对节点力学性能的影响。结果表明：端板加劲肋和高强螺栓预应力对节点力学性能有较明显的影响,端板厚度和轴压比对节点力学性能有一定的影响,螺栓直径及排列间距对节点力学性能的影响较小。     

"保险丝"型法兰新型节点低周往复荷载下受力性能研究

以实际750 kV变电站避雷针刚性法兰节点为依据,为改善变电站中法兰节点破坏的现状,提出"保险丝"型法兰新型节点设计.通过对2个足尺法兰节点进行试验研究,对比新型和普通法兰节点的应力、应变分布规律,节点承载力、刚度变化及节点破坏模式,得到了两种法兰的不同受力特性.同时,建立了节点有限元模型,分析了设计荷载工况下法兰节点的破坏模式,研究表明:新型法兰节点承载力与普通法兰节点承载力相比有明显提高,提高幅度约为23％,靠近钢管-法兰连接处应力显著降低,法兰受力更加合理;新型法兰的中和轴有所上移,上移距离约为外钢管半径R的33％,螺栓旋转轴位置建议取为距离钢管中心0.67R处,有限元结果与试验结果吻合较好.     

贯穿式加劲肋对螺栓连接钢管节点轴压承载力影响的试验研究

各国现行钢结构规范中,对螺栓连接钢管节点的极限承载力均未提及具体的构造措施及计算方法。通过对8个带加劲肋的螺栓连接钢管节点试件进行了单轴受压承载力试验研究,探讨了该类节点在单轴受压条件下的承载力-变形曲线和破坏模式,并对环板、主管及支管的应力-应变情况进行了分析。研究表明:仅通过单轴试验就推出所有破坏模式过于武断,建议限定说明,使其更合理;采用环板、十字连接板对支管与主管进行螺栓连接并设置加劲肋的钢管节点,其破坏模式为环板局部面外失稳,设置加劲肋能有效抑制整体的面外失稳;其次,加劲肋板贯穿主管可以提高节点的整体刚度和极限承载力,且施工方便,是值得采用的节点设计方法之一。     

钢管填充混凝土对内外法兰节点抗弯承载力特性影响研究

特大型钢管结构(如大跨越输电铁塔等)主材内力及直径均非常大,钢管接长后采用传统刚性法兰连接不能满足承载力要求且不经济。在钢管内外侧均设置连接螺栓,形成钢管内外法兰。并针对钢管填充混凝土与否,设计并制作钢管内外法兰及钢管混凝土内外法兰试件,开展2种内外法兰抗弯承载力性能试验、有限元模拟分析和抗弯旋转轴计算理论研究,考察其承载力特性、传力机理及旋转轴位置。分析加载过程中连接螺栓、钢管及混凝土应变的发展情况,得到法兰啮合面旋转轴位置及内外螺栓内力分布规律。研究表明,钢管混凝土内外法兰受弯时可以避免钢管发生局部屈曲,提高了法兰节点整体抗弯刚度;且随着荷载的增大,法兰板张开,混凝土开裂,螺栓发生颈缩破坏。钢管内外法兰及钢管混凝土内外法兰抗弯承载力设计时,连接螺栓旋转轴位置分别可取距离管中心0.6R,0.8R(R为钢管半径)。     

加劲肋尺寸对垂直加劲肋方钢管柱-H梁节点的影响

垂直加劲肋节点适用于柱截面较小的方钢管(矩形管)柱和H型钢梁节点.因此,采用有限元方法,以垂直加劲肋长度和高度为主要参数,对垂直加劲肋节点的承载力、刚度、应力分布和破坏模式进行了分析.研究表明:垂直加劲肋节点承载力、弹性刚度和耗能能力均大于内隔板节点,但是强度和刚度退化严重;垂直加劲肋长度对节点承载力和刚度都有影响;加劲肋高度只对节点刚度有影响.     

地震作用下端板抗弯连接的受力性能

该文进行了8个足尺钢梁柱端板抗弯连接节点在循环荷载下的试验研究。试验考察的参数有端板厚度、螺栓直径、端板外伸加劲肋、柱加劲肋、端板类型（齐平端板及外伸端板）。试验给出了端板连接节点的弯矩承载力、转动刚度、转动能力及滞同曲线结果。试验结果表明外伸端板连接具有抗震框架所要求的足够的承载力、节点转动刚度、延性及耗能能力。基于试验结果和理论分析,提出了抗震框架端板连接的节点构造,推荐给出了三种破坏模式需求及相应的承载力,     

装配式钢筋混凝土梁柱构件连接技术研究

高强螺栓型钢连接节点是影响装配式混凝土梁柱节点抗震性能的关键连接部分。对高强螺栓型钢连接节点进行低周反复荷载试验以考察其受力特性,利用有限元软件ABAQUS建立数值分析模型并与试验结果进行验证对比,进而利用有限元模型进行参数分析,研究法兰板厚度、肋板长度、肋板厚度等参数对螺栓型钢连接节点的受力性能的影响,同时给出了针对这种连接节点的设计方法。     

方钢管钢骨混凝土柱与钢梁端板螺栓连接节点抗震性能试验研究

为研究方钢管钢骨混凝土柱与钢梁端板螺栓连接节点的抗震性能,进行了5个节点拟静力试验研究,分析了端板厚度、螺栓直径、混凝土强度和轴压比等因素对承载力、弯矩-转角曲线、耗能能力、承载力衰退、刚度退化、延性以及破坏模式的影响。研究结果表明：方钢管钢骨混凝土柱与钢梁端板螺栓连接节点均属于半刚性节点,初始转动刚度随着端板厚度和螺栓直径增大而提高,但节点的极限转动能力随着端板厚度的增大而减小;当承载力由端板或钢梁控制时,其具有良好的转动和耗能能力;试件承载力退化系数在0.8～1.0之间,变化幅度不大,刚度退化相比荷载退化严重;设计中应避免高强螺栓发生脆性破坏。     

一体成型铝合金加劲肋角型件高强螺栓连接节点力学性能研究

铝合金角型件高强螺栓连接节点的可用性已经得到了验证,但其角型件强度过低,且存在焊接加劲肋会导致强度进一步降低的问题。据此,提出一体成型铝合金加劲肋角型件,为了探究一体成型铝合金加劲肋角型件对节点受力性能的影响,基于准确的有限元数值模型,建立了3种不同加劲肋厚度的铝合金角型件高强螺栓连接节点。研究表明,一体成型铝合金加劲肋角型件能大幅提高节点的承载力,且随着加劲肋厚度的提高,节点的承载力和刚度也逐渐提高。     

轴拉荷载下内置加劲肋内外刚性法兰承载力性能研究

结合国内外现有研究成果,在传统内外刚性法兰的基础上,提出一种内置加劲肋的新型法兰连接形式。采用ANSYS有限元软件,对含内置加劲肋法兰节点进行轴向拉伸参数分析,找出参数变化导致内外螺栓受力的不均匀度变化。结果表明:含内置加劲肋法兰比无内置加劲肋法兰较早达到屈服极限,且最大承载力略小于无内置加劲肋法兰;含内置加劲肋双圈法兰受力情况比较复杂,尤其是内置加劲肋两侧的螺栓轴力明显大于其他地方;内外圈螺栓受力不均匀度随内置加劲肋厚度的增大而增大。     

梁柱齐平端板半刚性节点力学性能研究

为研究对齐平端板半刚性节点的力学性能,在试验的基础上,运用有限元软件ANSYS对典型截面半刚性节点进行静力及循环荷载加载分析,并通过改变柱翼缘、连接端板厚度和螺栓排列方式,以及增加节点域加劲肋,研究其对节点所受弯矩与梁柱相对转角曲线(M-θ曲线)的影响。有限元计算结果表明:在静力荷载作用下,M-θ曲线初期以线性关系变化,柱翼缘发生屈服后,节点表现明显的非线性特征;在循环荷载作用下,节点破坏时柱翼缘应力深入节点域发展,导致节点刚度逐渐退化,使得滞回曲线饱满,表明该节点具有较好的抗震特性。参数化分析结果表明:连接端板厚度对节点力学性能影响不大;增加柱翼缘厚度或者增设节点域加劲肋,均能显著提高节点的极限承载能力;适当减小螺栓边距能够有效提高节点的初始转动刚度和抗弯承载力。     

大型钢结构节点承载力的有限元分析

采用有限元方法计算大型钢结构节点的承载力,针对带加劲肋和不带加劲肋的十字型钢管节点,给出有限元方法的建模过程和建模方法,计算在支管轴向荷载作用下的承载力,并将有限元计算结果与足尺试验结果进行比较。研究发现,在支管承压情况下有限元建模时可以对支管的模型进行简化;带加劲肋和不带加劲肋十字型钢管节点的有限元分析结果与足尺试验结果比较吻合;有限元方法可以获得荷载位移曲线的下降段。