大跨度重型鋼管相貫節(jié)點與典型加勁節(jié)點的試驗與理論研究.pdf

1、本文結(jié)合具體工程，所研究的節(jié)點主要是主管為方管、支管為圓管的型式，加強方式為內(nèi)部加勁。通過從簡單的T形內(nèi)加勁節(jié)點承載力入手，分析各種荷載情況下節(jié)點的承載力，總結(jié)出一套設(shè)計可用的方法，從而定量地描述節(jié)點的承載力。在T形加勁節(jié)點研究的基礎(chǔ)上，再分析K形加勁節(jié)點的承載力，并對加勁節(jié)點在兩個工程中的應(yīng)用進行介紹。盡管具體工程中加勁的型式會比較復(fù)雜，但本論文作為加勁節(jié)點的基本研究，取得了定量分析的成果。 HSS結(jié)構(gòu)的研究方法多采用試驗方法

2、，而模型分析方法同樣占據(jù)重要地位，它主要包括簡化模型和有限元分析模型。簡單的T形節(jié)點承載力多數(shù)是在假定的屈服線模型基礎(chǔ)上利用虛功原理推導出來的；隨著計算機的發(fā)展，有限元分析方法越來越受到重視，成為主要的分析方法之一。屈服線理論是研究節(jié)點的一種重要方法，在確定簡單節(jié)點承載力上非常有效。在研究加勁節(jié)點的過程中，主要以數(shù)值計算為主、理論推導為輔，并結(jié)合節(jié)點試驗，共同分析影響加勁節(jié)點承載力的因素，以得到承載力的公式。 研究的非加勁與加勁

3、節(jié)點主要是基于弦桿表面屈服破壞模式，通過節(jié)點參數(shù)的控制使其成為主要破壞模式。實際工程應(yīng)用中的破壞模式往往是復(fù)合型的，如腹桿、弦桿等寬抗彎加勁節(jié)點，其破壞模式主要包括主管翼緣塑性彎曲變形、支管與主管角部連接焊縫開裂與支管局部屈曲等型式。 所研究的節(jié)點是基于弦桿表面屈服破壞模式，其荷載一變形曲線無明顯峰值。對應(yīng)于1％b<,o>或d<,o>變形的荷載作為正常使用極限狀態(tài)、對應(yīng)于3％b<,o>或d<,o>變形的荷載作為承載力極限狀態(tài)，目

4、前被廣泛采用，盡管其并非絕對標準，但在研究無明顯峰值的節(jié)點承載力上是一個重要的標準。上述研究成果使用的管材多是冷彎或熱軋鋼管，但對等強焊接的箱形截面并無本質(zhì)區(qū)別，通過T形非加勁節(jié)點試驗，其極限承載力與公式計算數(shù)值非常接近，也說明上述判定標準同樣適用于焊接管節(jié)點。對于加勁節(jié)點，通過有限元分析，對應(yīng)于3％d<,o>變形時非加勁與加勁節(jié)點的主管上表面Von-Mises應(yīng)力分布圖基本一致，因而本論文對加勁節(jié)點沿用了上述判斷極限承載力的標準。

5、 在T形非加勁與加勁RHS-CHS節(jié)點研究中，分別考慮了支管軸向力作用、平面內(nèi)彎矩作用、平面外彎矩作用三種單荷載作用情況。在有限元數(shù)值計算基礎(chǔ)上，根據(jù)主管表面的應(yīng)力分布，假定了基于弦桿表面塑性破壞模式下的節(jié)點屈服線模型，推導了平面外彎矩作用下非加勁節(jié)點的極限承載力公式，與有限元計算結(jié)果非常接近。對于加勁節(jié)點，目前國內(nèi)外尚無公式可參考。利用屈服線理論、虛功原理推導了支管軸向力作用下加勁節(jié)點的承載力公式；利用多組有限元數(shù)值計算結(jié)果，歸納

6、了支管軸向力、平面內(nèi)和平面外彎矩作用下加勁節(jié)點的極限承載力公式。從而總結(jié)出一整套加勁節(jié)點的極限承載力公式，并且考慮了“有效寬度”的概念。 在K形非加勁與加勁RHS-CHS節(jié)點研究中，考慮支管在軸向力作用下節(jié)點的極限承載力。有限元分析發(fā)現(xiàn)，對K形間隙節(jié)點，T形加勁節(jié)點的公式同樣可用于K形加勁節(jié)點，并且與有限元結(jié)果非常接近。 研究的T、K形加勁節(jié)點中加勁板只設(shè)置了一至兩塊，而工程中為減少主管表面的應(yīng)力集中，往往是要放置多塊加