網架結構大直徑螺栓球節(jié)點試驗研究和數值分析.pdf

1、近幾年來，隨著工程的需要以及工藝水平的提高，大直徑高強度螺栓在網架結構螺栓球節(jié)點中的應用有增多的趨勢，但對大直徑螺栓球節(jié)點的研究卻很少。錐頭作為螺栓球節(jié)點中受力比較復雜的連接構件，我國現行規(guī)范《網架結構設計與施工規(guī)程》并沒有提出明確的強度計算公式。 本文進行了7組由鋼管、錐頭、螺栓(M68～M90)、螺栓球等組成的節(jié)點的承載力試驗研究，介紹了試驗方法、評定準則、節(jié)點中各部件的受力性能、破壞特征等。試驗表明錐頭是整個螺栓球節(jié)點的薄

2、弱環(huán)節(jié)，容易沿徑向開裂，強度明顯低于鋼管強度。底板厚度不足，材料屈服強度偏低是錐頭強度不足的原因；大多數螺栓承載力難以達到規(guī)定的檢驗要求；會出現球體內螺紋剪壞、螺栓被拔出的破壞現象。為了工程安全，網架結構大直徑高強度螺栓球節(jié)點的設計和制造必須予以特別的重視。 經過現有文獻關于常用錐頭極限承載力計算公式與本文試驗結果的比較，表明現有文獻公式計算獲得大直徑錐頭的極限承載力明顯過于保守，不適合直接用來計算大直徑錐頭的極限承載力。

3、 在試驗研究的基礎上對本文大直徑螺栓球節(jié)點試驗中的薄弱環(huán)節(jié)錐頭進行了彈塑性有限元計算，了解了錐頭的應力分布狀況及塑性開展情況，深入分析了錐頭的破壞機理，提出了錐頭極限承載力的判定標準；并將試驗結果與有限元分析結果進行比較，驗證了有限元模型的有效性及適用性。對試驗的錐頭進行評價，提出了加強措施。 選取影響錐頭極限承載力的主要因素，應用正交分析原理和本文建立的有限元模型和極限承載力判斷準則，對這些因素進行了參數分析，獲得了大直徑錐

4、頭破壞模式的規(guī)律及塑性開展情況，明晰了各參數對錐頭極限承載力的影響特點，并從受力機理層面闡述了各參數對極限承載力的影響效應。 在參數分析的基礎上通過多元回歸技術得出大直徑錐頭底板塑性貫通模式和錐殼塑性貫通模式的極限承載力計算公式。經過公式本身的回歸校驗、統(tǒng)計分析以及與試驗結果的對比分析，證明本文得出的大直徑極限承載力公式具有較高精度。在上述基礎上進一步推導出大直徑錐頭承載力設計值的計算公式，并考察了公式對不同鋼號的材料以及常規(guī)尺