中文名 | 鋼管相貫節(jié)點連接焊縫受力機理與斷裂行為研究 | 項目類別 | 面上項目 |
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項目負責(zé)人 | 舒興平 | 依托單位 | 湖南大學(xué) |
直接焊接鋼管結(jié)構(gòu)以其優(yōu)越的受力性能在大型復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)中得到了廣泛應(yīng)用,但因直接相貫節(jié)點處交匯鋼管的數(shù)量、角度、截面形狀與尺寸的不同,導(dǎo)致相貫線處連接焊縫的受力非常復(fù)雜,加上焊接缺陷的影響,極易造成突發(fā)性的、危害大的脆性斷裂,嚴重影響結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。目前國內(nèi)外對鋼管相貫節(jié)點連接焊縫的研究還未形成理論體系,研究僅限于焊接工藝等局部領(lǐng)域,對其脆性斷裂的力學(xué)機理和工程設(shè)計方法幾無涉及。本項目對不同類型的鋼管相貫節(jié)點連接焊縫的受力機理與斷裂行為進行試驗研究和理論分析,主要從三種類型節(jié)點著手:X形鋼管連接節(jié)點、鋼管折線形節(jié)點及N形方圓鋼管相貫節(jié)點。重點研究了復(fù)雜受力狀態(tài)下連接焊縫的應(yīng)力分布規(guī)律、極值應(yīng)力點位置的確定,應(yīng)力集中系數(shù),裂紋尺寸,斷裂韌性,焊縫缺陷時應(yīng)力強度因子增加規(guī)律,幾何參數(shù)變化熱點應(yīng)力的變化規(guī)律,支管弦管上的應(yīng)力沿軸向的分布規(guī)律。得出了節(jié)點域附近在荷載作用的變形情況,分析了其剛度特征。提出了考慮焊縫影響的承載力計算公式以及連接焊縫脆性斷裂的計算模型,進而提出了防止其斷裂的設(shè)計方法和技術(shù)措施,為完善這類節(jié)點的設(shè)計理論提供了可靠依據(jù)。 2100433B
直接焊接鋼管結(jié)構(gòu)以其優(yōu)越的受力性能在大型復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)中得到了廣泛應(yīng)用,但因直接相貫節(jié)點處交匯鋼管的數(shù)量、角度、截面形狀與尺寸的不同,導(dǎo)致相貫線處連接焊縫的受力非常復(fù)雜,加上焊接缺陷的影響,極易造成突發(fā)性的、危害大的脆性斷裂,嚴重影響結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。目前國內(nèi)外對鋼管相貫節(jié)點連接焊縫的研究還未形成理論體系,研究僅限于焊接工藝等局部領(lǐng)域,對其脆性斷裂的力學(xué)機理和工程設(shè)計方法幾無涉及。本項目將對鋼管相貫節(jié)點連接焊縫的受力機理與斷裂行為進行試驗研究和理論分析。重點研究復(fù)雜受力狀態(tài)下連接焊縫的應(yīng)力分布規(guī)律、極值應(yīng)力點位置的確定,應(yīng)力集中系數(shù),裂紋尺寸,斷裂韌性,焊縫缺陷時應(yīng)力強度因子增加規(guī)律,幾何參數(shù)變化熱點應(yīng)力的變化規(guī)律,支管弦管上的應(yīng)力集中系數(shù)沿軸向的分布規(guī)律。提出其連接焊縫脆性斷裂的計算模型,進而提出防止其斷裂的設(shè)計方法和技術(shù)措施,為完善這類節(jié)點的設(shè)計理論提供可靠依據(jù)。
用帶絲配件連接!如圖: 一端與PB管熱熔連接;另一端與焊管絲接。
1、最好采用絲接:DN65以下的焊管和鍍鋅管,都可以采用絲接;2、DN50以上的焊管和鍍鋅管,可以采用法蘭連接;3、焊接連接,不建議采用,但也有進行焊接的,此時需要做好焊接接頭的防腐。
單位或通用機械農(nóng)用機械,汽車制造廠,防盜門加工廠,制造壓力容器鍋爐的單位現(xiàn)也廣泛的應(yīng)用了氣體保護焊機。⑷氬弧焊機主要用在管道,壓力容器鍋爐,不銹鋼加工企業(yè)。⑸交流氬弧焊機主要用鋁焊接制造單位,鋁制容器...
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N1= -95.68 kN d= 102 mm E= 206000 N/mm2 θ t= 45 N2= -95.68 kN t= 6 mm fy= 235 N/mm 2 θ c= 45 Nt= 34.97 kN d1= 50 mm f= 215 N/mm 2 a= 20 mm Nc= -31.16 kN t1= 4 mm fV= 125 N/mm 2 d2= 50 mm f f w = 160 N/mm 2 t2= 4 mm A= 18.10 cm2 17.00 12.50 12.50 0.49 0.49 52.9 0.91731 0.52488 1.0818 115.655 kN > -31.16 kN 115.65 kN > 34.97 kN 內(nèi)力 截面尺寸 材料屬性 支管和主管夾角 2. 基本參數(shù)計算 K型節(jié)點計算 3. 支管節(jié)點處承載力設(shè)計值 受壓支管 受拉支管 1.
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通過模擬合攏焊縫現(xiàn)場施焊的實際工況條件,了解和掌握合攏焊縫采用對接接頭或搭接接頭形式時的拘束應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力狀況,為三峽左岸電站#1~#6機壓力鋼管合攏焊縫選擇合適的接頭形式提供依據(jù)。
高強度鋼材能減輕結(jié)構(gòu)自重、節(jié)約鋼材,具有良好的社會經(jīng)濟效益。我國03版《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定鋼管相貫節(jié)點條文只適用于屈服強度不超過345MPa的材料,而2017年頒布的新版規(guī)范借鑒歐洲規(guī)范,取消了該限制,但特別指出對高強度鋼管相貫節(jié)點的受力性能尚缺乏研究。事實上,高強度鋼材由于其強度提高,塑性降低,屈強比增大,韌性變差而脆性斷裂傾向增大,對焊縫缺陷更為敏感。因此,本項目采用理論分析、試驗研究和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,從高強度鋼管相貫節(jié)點的材料、焊縫和構(gòu)造細節(jié)、節(jié)點等三個層面開展逐步深入的研究。積累高強度鋼管的材料及其焊縫力學(xué)性能試驗數(shù)據(jù),建立預(yù)測高強度鋼管相貫節(jié)點破壞的兩類模型,并進行典型節(jié)點的驗證性試驗,進而進行參數(shù)分析,得到了節(jié)點材性、連接焊縫、局部構(gòu)造、幾何參數(shù)等對節(jié)點性能的影響規(guī)律,提出了適用于高強度鋼材、能準確考慮焊縫承載力的鋼管相貫節(jié)點設(shè)計方法,為完善這類節(jié)點的設(shè)計理論提供了可靠依據(jù)。
高強度鋼材能減輕結(jié)構(gòu)自重、節(jié)約鋼材,具有良好的社會經(jīng)濟效益。我國03版《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定鋼管相貫節(jié)點條文只適用于屈服強度不超過345MPa的材料,而即將頒布的新版規(guī)范借鑒歐洲規(guī)范,取消了該限制,但特別指出對高強度鋼管相貫節(jié)點的受力性能尚缺乏研究。事實上,高強度鋼材由于其強度提高,塑性降低,屈強比增大,韌性變差而脆性斷裂傾向增大,對焊縫缺陷更為敏感。因此,本項目將采用理論分析、試驗研究和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,從高強度鋼管相貫節(jié)點的材料、焊縫和構(gòu)造細節(jié)、節(jié)點等三個層面開展逐步深入的研究。積累高強度鋼管的材料及其焊縫力學(xué)性能試驗數(shù)據(jù),建立預(yù)測高強度鋼管相貫節(jié)點破壞的兩類模型,并進行典型節(jié)點的驗證性試驗,進而進行參數(shù)分析,得到節(jié)點材性、連接焊縫、局部構(gòu)造、幾何參數(shù)等對節(jié)點性能的影響規(guī)律,提出適用于高強度鋼材、能準確考慮焊縫承載力的鋼管相貫節(jié)點設(shè)計方法,為完善這類節(jié)點的設(shè)計理論提供提可靠依據(jù)。
為解決薄壁圓鋼管混凝土相貫節(jié)點在工程應(yīng)用中所面臨的缺少相應(yīng)的試驗和理論研究基礎(chǔ)的問題,本項目展開了對薄壁圓鋼管混凝土相貫節(jié)點的力學(xué)性能和工作機理研究。通過加載試驗,探明T,Y ,K與KT 型節(jié)點受軸力和T型節(jié)點受彎矩作用下的力學(xué)性能和破壞模式;基于試驗結(jié)果,建立節(jié)點的有限元數(shù)值模型;結(jié)合試驗結(jié)果和數(shù)值模型細部分析結(jié)果,探討不同類型節(jié)點的內(nèi)部工作機理,建立相應(yīng)的理論力學(xué)模型,進而提出薄壁圓鋼管混凝土相貫節(jié)點在正常使用狀態(tài)和極限破壞狀態(tài)下的系統(tǒng)設(shè)計方法。核心研究成果發(fā)表于Journal of Structural Engineering-ASCE與 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報,填補了國內(nèi)外在這方面的研究空白。研究成果使得對于鋼管混凝土相貫節(jié)點的設(shè)計可以考慮內(nèi)部混凝土的作用,從而大幅減少對于加勁肋的需要,節(jié)省了鋼材和焊接工作量。研究成果應(yīng)用于舟山、樂清和六橫6座大跨越鋼管混凝土輸電塔工程節(jié)點設(shè)計中,節(jié)省工程造價每座約300萬元。 2100433B