墊板加強N形圓鋼管相貫節(jié)點靜力性能試驗

對于圓鋼管構(gòu)件,由于空心薄壁的特點,管件在徑向的剛度通常要遠遠小于其軸向剛度。焊接相貫圓鋼管節(jié)點中,支管主要承受軸向荷載,從而導(dǎo)致主管要承受徑向作用力。此外,節(jié)點部位由于曲率不連續(xù)而帶來很大的應(yīng)力集中現(xiàn)象。這些原因造成管節(jié)點最常見的破壞方式是主管表面靠近焊接部位的局部屈曲或屈服破壞。為了提高管節(jié)點的承載能力,通過在主管表面焊接環(huán)口板的方式來提高主管在節(jié)點部位的徑向剛度,進而提高管節(jié)點的靜力強度。通過對3個t型圓鋼管節(jié)點試件以及3個采用環(huán)口板加固的t型圓鋼管節(jié)點試件在軸壓作用下靜力承載力的試驗測試,驗證了環(huán)口板對提高管節(jié)點靜力強度的效果。試驗測試結(jié)果表明:由于環(huán)口板增加了主管在焊接部位的剛度,從而改變了管節(jié)點的破壞方式,將未加固節(jié)點在焊縫周圍的破壞轉(zhuǎn)移到環(huán)口板周圍的破壞,可以有效地提高管節(jié)點的承載能力。

φ300.x20. 直徑d：300.mm壁厚t：20.mm材質(zhì)： φ200.x14. 直徑d1：200.mm壁厚t1：14.mm材質(zhì)： φ220.x14. 直徑d2：220.mm壁厚t2：14.mm材質(zhì)： 夾角θ1：50度夾角θ2：50度 偏心e：20mm間隙a：62mm 2 16mm16 -400kn-79 -200kn300 二.主、支管的截面特性 主鋼管：面積a：17593mm2慣性矩ix：1.7e+08 支鋼管1：面積a1：8181mm2慣性矩i1x：3.6e+07 支鋼管2：面積a2：9060mm2慣性矩i2x：4.8e+07 三.節(jié)點構(gòu)造要求驗算 62mm>=28.0ok! 0.07<>-0.55~0.25ok! 0.67<>0.2~1ok! 0.7

對支管受軸向壓力作用的墊板加強y型圓鋼管節(jié)點進行了非線性有限元分析,研究了幾何參數(shù)對加強型節(jié)點受壓極限承載力的影響。分析表明,設(shè)置適當(dāng)尺寸的墊板能夠增強y型圓鋼管相貫節(jié)點承受荷載和抵抗變形的能力。用多元線性回歸法求出墊板加強y型圓鋼管節(jié)點受壓極限承載力提高系數(shù)φp的回歸方程,從而提出了墊板加強y型圓鋼管節(jié)點受壓極限承載力的建議公式。

為了研究環(huán)口板加固對t型圓鋼管節(jié)點滯回性能的影響,運用有限元方法對環(huán)口板加固t型圓鋼管節(jié)點進行了滯回性能的參數(shù)分析。參數(shù)包括支管直徑與主管直徑比β,主管直徑與2倍主管壁厚的比γ,環(huán)口板厚度與主管管壁厚之比τc和環(huán)口板長度與支管直徑之比lc/d1。有限元分析結(jié)果表明:環(huán)口板加固t型圓鋼管節(jié)點的滯回性能相對于未加固節(jié)點得到了很大的改善。參數(shù)β和γ對節(jié)點的滯回性能有顯著影響。為了改善節(jié)點的滯回性能,建議環(huán)口板的厚度不宜超過主管厚度的1.5倍,環(huán)口板的長度不宜超過支管直徑的2倍。

節(jié)點的耗能機制影響其耗能能力,對結(jié)構(gòu)整體的抗震性能影響顯著。通過對5個圓鋼管混凝土t形相貫節(jié)點和1個對比用圓鋼管t形相貫節(jié)點的軸向往復(fù)荷載試驗,觀察其破壞模式,分析節(jié)點軸向荷載-支管加載端軸向位移曲線。結(jié)果表明:圓鋼管混凝土t形相貫節(jié)點的破壞模式有主管受彎破壞、支管屈服破壞、支管屈曲破壞和焊縫破壞;軸向荷載作用下圓鋼管混凝土t形相貫節(jié)點的合理耗能機制是支管屈曲或屈服耗能。在抗震設(shè)防區(qū)應(yīng)通過合理的設(shè)計使節(jié)點的破壞模式為支管屈服或屈曲破壞。

對兩個不同焊接方式的空間ktt型圓管搭接節(jié)點進行了靜力試驗,一個節(jié)點是所有腹桿沿節(jié)點相貫線全周焊接,另一個節(jié)點是被搭接的腹桿沿相貫線的部分周長焊接。綜合比較了兩種節(jié)點在破壞模式、荷載-位移曲線、荷載-應(yīng)變曲線、mises應(yīng)力分布和節(jié)點承載力等方面的差異。研究結(jié)果顯示不同的焊接方式?jīng)]有引起節(jié)點承載力的顯著差別,但引起節(jié)點破壞模式的不同。這初步表明對非直接承受動力荷載的圓管搭接節(jié)點,被搭接的腹桿可考慮采用部分周焊。

對中國、美國和歐盟鋼管節(jié)點設(shè)計規(guī)范做了深入研究,從節(jié)點分類、破壞模式和極限承載力方面進行了詳細的分析比較,并結(jié)合工程實例給出了設(shè)計建議:增大壁厚是提高節(jié)點承載力的最有效的方法之一,增大支管與主管管直徑的比值可提高節(jié)點承載力。

對t型鋼管混凝土相貫節(jié)點進行了低周往復(fù)荷載的試驗研究,加載方式為對主管施加固定軸向荷載,對支管施加循環(huán)軸向荷載。試驗對象包括4個鋼管混凝土相貫節(jié)點和1個鋼管相貫節(jié)點。通過試驗得到了節(jié)點沿著焊縫處應(yīng)力分布情況和極值應(yīng)力點的位置,以及試驗節(jié)點的破壞模式、耗能能力、剛度和極限承載能力。結(jié)果表明,主管中灌入混凝土改變了節(jié)點的破壞模式;鋼管混凝土節(jié)點的應(yīng)力集中系數(shù)要小于鋼管節(jié)點;鋼管內(nèi)灌入混凝土有效提高了節(jié)點的極限承載能力和抗側(cè)移剛度,但節(jié)點的滯回性能有所降低。

文章主要對k型方圓管相貫節(jié)點采用墊板加強后的極限承載力進行非線性有限元分析,通過改變墊板的幾何參數(shù),利用ansys軟件對節(jié)點進行有限元分析,得到k型方圓管相貫節(jié)點各參數(shù)下的極限承載力。通過不同參數(shù)下的極限承載力大小比較,分析各參數(shù)對節(jié)點極限承載力的影響程度和原因。

由于焊接鋼管結(jié)構(gòu)在焊縫處的剛度具有不連續(xù)性,因此,該部位存在很高的應(yīng)力集中現(xiàn)象。局部高應(yīng)力的存在,使節(jié)點在長期循環(huán)荷載的作用下,會產(chǎn)生微小的疲勞裂紋,而疲勞裂紋的擴展最終會導(dǎo)致整個節(jié)點的疲勞破壞。在研究管節(jié)點疲勞破壞時,主要通過熱點應(yīng)力幅(s-n曲線方法)確定其疲勞壽命。在計算焊縫處的熱點應(yīng)力幅大小時,經(jīng)常用到焊縫周圍的應(yīng)力集中系數(shù)。本文對4個環(huán)口板加固t型圓鋼管節(jié)點試件以及相應(yīng)的4個未加固試件的應(yīng)力集中系數(shù)進行了試驗研究。通過試驗測試和結(jié)果分析,得到了軸向荷載下環(huán)口板加固試件及未加固試件沿焊縫的應(yīng)力集中系數(shù)分布,通過比較發(fā)現(xiàn),環(huán)口板加固后的t節(jié)點試件的應(yīng)力集中系數(shù)相對于未加固試件有明顯減小,說明這種加固措施可以提高管節(jié)點的疲勞壽命。

圓鋼管混凝土短柱受壓力學(xué)性能的試驗研究——通過對9根圓鋼管混凝土短柱試件的試驗，首先對其破壞現(xiàn)象及機理進行分析；然后分別探討混凝土強度、長細比、偏心率三個因素對該類構(gòu)件力學(xué)性能的影響規(guī)律，指出偏心率是影響該類構(gòu)件力學(xué)性能的主要因素，短柱范疇內(nèi)...

表1試驗構(gòu)件尺寸 直徑d/mm 201.3 200.9 200.3 199.8 198.9 類型 空鋼管 鋼管混凝土 構(gòu)件 hc-200-2.0a hc-200-2.0b c-200-2.0a c-200-2.0b c-200-3.0 長度l/mm 400.0 397.5 401.0 400.0 398.0 厚度t/mm 1.98 2.00 1.99 2.00 2.98 混凝土 concrete 金偉良，張翔，陳駒 （浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院，浙江杭州310058） abstract:aseriesofstubcolumntestswereperformedonthin-walledcircleconcrete-filledtubes.thetestspecimensincludeshollowsteel tubesandc

薄壁圓鋼管混凝土軸壓試驗研究——對于薄壁圓鋼管混凝土短柱進行了軸壓試驗研究，試驗構(gòu)件為空鋼管以及相同尺寸的鋼管混凝土，記錄分析了構(gòu)件的試驗現(xiàn)象、破壞形式、荷載一位移曲線。對所用自密實混凝土和耐候鋼做材性試驗。結(jié)果顯示：未經(jīng)振搗的自密實混凝土能...

對于薄壁圓鋼管混凝土短柱進行了軸壓試驗研究,試驗構(gòu)件為空鋼管以及相同尺寸的鋼管混凝土,記錄分析了構(gòu)件的試驗現(xiàn)象、破壞形式、荷載-位移曲線。對所用自密實混凝土和耐候鋼做材性試驗。結(jié)果顯示:未經(jīng)振搗的自密實混凝土能很好的填充鋼管并具有足夠的強度,薄壁鋼管混凝土破壞時鋼管有明顯的局部屈曲。并將試驗結(jié)果與計算的承載力進行了比較。

對8個圓鋼管橡膠混凝土軸心受壓短柱進行試驗研究,探討橡膠粉取代率和橡膠粉粒徑對圓鋼管橡膠混凝土承載力的影響。采用有關(guān)設(shè)計規(guī)程包括:美國aci(2005)和aisc(2005)、日本aij(2008)、英國bs5400(2005)、歐洲ec4(2004)及中國dl/t5085—1999(1999)、db21/t1746—2009(2009)等對圓鋼管橡膠混凝土的承載力進行計算。結(jié)果表明:隨著橡膠粉取代率的增加和橡膠粉粒徑的增大,圓鋼管橡膠混凝土的承載力、剛度均有下降的趨勢;上述各設(shè)計規(guī)程均能較好地計算圓鋼管橡膠混凝土短柱的承載力,且計算結(jié)果偏于安全,其中,dl/t5085—1999與圓鋼管橡膠混凝土短柱試驗結(jié)果最為吻合。

推導(dǎo)了考慮焊縫尺寸情況下圓鋼管x型節(jié)點環(huán)向模型的強度公式,通過有限元軟件ansys模擬分析了相貫節(jié)點的受力情況,并對焊接過程中出現(xiàn)焊瘤缺陷的情況提出建議。

φ300.x20. 直徑d：300.mm壁厚t：20.mm材質(zhì)： φ200.x14. 直徑d1：200.mm壁厚t1：14.mm材質(zhì)： 夾角θ1：50度 偏心e：20mm 2 16mm -400kn-79 -200kn 二.主、支管的截面特性 主鋼管：面積a：17593mm2慣性矩ix：1.7e+08 支鋼管1：面積a1：8181mm2慣性矩i1x：3.6e+07 三.節(jié)點構(gòu)造要求驗算 0.07<>-0.55~0.25ok! 0.67<>0.2~1ok! 7.530~150ok! 1、主管材料強度： 主管徑厚比λ=d/(2t)： 支管1徑厚比λ1=d1/t1： 支1主管厚比τ1=t1/

進行了3個剪跨比為1.5的圓鋼管約束鋼筋混凝土短柱和1個鋼筋混凝土對比試件的擬靜力試驗研究,試驗中的主要參數(shù)為軸壓比(0.35,0.45和0.55)。試驗結(jié)果表明:鋼筋混凝土短柱的破壞模式為剪切破壞,延性和變形能力很差;圓鋼管約束鋼筋混凝土短柱的破壞模式為彎曲破壞,延性和變形能力優(yōu)越。外包鋼管對核心混凝土的約束作用限制了核心混凝土的受剪開裂,改變了鋼筋混凝土短柱的破壞模式,顯著提高了鋼筋混凝土短柱的受剪承載力、延性、變形能力和耗能性能。隨軸壓比的提高,圓鋼管約束鋼筋混凝土短柱的水平承載力提高,延性系數(shù)降低,但軸壓比對圓鋼管約束鋼筋混凝土短柱的極限變形能力無明顯影響。對鋼管的彈塑性應(yīng)力分析結(jié)果表明:水平荷載施加過程中,鋼管并未受剪屈服。根據(jù)試驗結(jié)果建立了圓鋼管約束鋼筋混凝土短柱的荷載-位移恢復(fù)力模型,提出了設(shè)計建議,可為工程實踐提供參考。

文章對3個圓鋼管和3個方鋼管再生混凝土柱在定常軸力作用下進行了水平低周反復(fù)荷載試驗，試驗主要考慮再生骨料替代率、軸壓比和鋼管壁厚3個參數(shù)變化對柱抗震性能的影響。試驗結(jié)果分析表明，隨著再生骨料取代率的增大，鋼管再生混凝土柱的水平承載力有所降低，延性和耗能能力略有下降；鋼管壁越厚，水平承載力越大，延性和耗能能力也越高；隨著軸壓比的增大，水平承載力有所提高，延性和耗能能力降低。試驗表明方、圓鋼管再生混凝土柱都具有良好的抗震性能，對比分析發(fā)現(xiàn)，在截面面積和用鋼量相近情況下，方鋼管柱的水平承載力和剛度比圓鋼管柱有較大提高，延性降低。

cfrp環(huán)向約束圓鋼管混凝土扭轉(zhuǎn)性能試驗——目的了解cfrp環(huán)向約束圓鋼管混凝土的扭轉(zhuǎn)性能，給出其抗扭極限承載力的表達式．方法對4個cfrp環(huán)向約束圓鋼管混凝土進行了扭轉(zhuǎn)性能試驗研究，用當(dāng)量化法給出其抗扭極限承載力的表達式．結(jié)果試件的破壞屬于強度破壞；在...

通過對3根不同偏心率的圓鋼管混凝土的受壓試驗,從組合材料的泊松比出發(fā),分別從不同角度深入地分析了此類構(gòu)件中鋼管對核心混凝土的約束作用。鋼管的約束作用主要取決于組合材料的泊松比大小及發(fā)生約束效應(yīng)的區(qū)域大小。

以法蘭板形狀(圓板、環(huán)板)、法蘭板厚度、螺栓至管壁距離、螺栓個數(shù)及強度等級、螺栓有無預(yù)拉力等為參數(shù),針對圓鋼管有、無加勁肋法蘭連接,共進行了13個法蘭連接節(jié)點軸向拉伸試驗,得到了節(jié)點破壞形式及承載力。研究表明:法蘭連接節(jié)點承載力與法蘭板厚度、螺栓邊距、螺栓個數(shù)及強度等級、法蘭板形狀等有關(guān),預(yù)拉力對節(jié)點承載力影響較小。