墊板及環(huán)口板加強(qiáng)型方鋼管節(jié)點(diǎn)靜力性能研究.pdf

1、環(huán)口板加強(qiáng)型和墊板加強(qiáng)型方鋼管節(jié)點(diǎn)最初應(yīng)用于海洋結(jié)構(gòu)中防止節(jié)點(diǎn)發(fā)生沖擊破壞,近年來,這兩種加強(qiáng)方式得到廣泛推廣,但在現(xiàn)有規(guī)范及文獻(xiàn)中未找到相應(yīng)計(jì)算公式,也無大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。因此本文將從試驗(yàn)和有限元分析兩方面對(duì)環(huán)口板加強(qiáng)型和墊板加強(qiáng)型方鋼管節(jié)點(diǎn)進(jìn)行靜力性能研究。
　　本次研究首先對(duì)環(huán)口板加強(qiáng)型和墊板加強(qiáng)型方鋼管試件與未加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的靜力性能進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比研究。本文對(duì)環(huán)口板加強(qiáng)型和墊板加強(qiáng)型方鋼管試件的軸壓試驗(yàn),平面內(nèi)受彎試驗(yàn)以及平面外受

2、彎試驗(yàn)的試件尺寸,加載方式,測(cè)點(diǎn)布置進(jìn)行了介紹,從節(jié)點(diǎn)破壞現(xiàn)象,荷載-位移曲線以及節(jié)點(diǎn)域應(yīng)變強(qiáng)度分布曲線三方面對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,并將連接方式,支、主管外邊長(zhǎng)比值β以及加強(qiáng)板厚度對(duì)節(jié)點(diǎn)靜力性能的影響進(jìn)行了討論。軸壓試驗(yàn)研究結(jié)果表明:所有試件均發(fā)生主管側(cè)壁向外鼓凸與主管上表面凹陷;環(huán)口板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)和墊板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)分別還會(huì)發(fā)生墊板和環(huán)口板彎曲;隨著β值增大,同類型節(jié)點(diǎn)的屈服前剛度增大,極限荷載顯著增大,塑性性能減弱;小β值環(huán)口板加強(qiáng)型加強(qiáng)節(jié)

3、點(diǎn)極限荷載與墊板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)相當(dāng)且都大于普通型;大β值墊板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)極限荷載最大,環(huán)口板加強(qiáng)型次之,普通型最小。平面內(nèi)受彎試驗(yàn)結(jié)果表明:環(huán)口板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)隨著板厚的增大,極限承載力增大,極限變形增大,延性提高,初始抗壓剛度增大;墊板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)隨著板厚的增大,極限承載力下降,極限變形減小,延性下降,初始抗壓剛度增大。平面外受彎試驗(yàn)結(jié)果表明:初始剛度,墊板加強(qiáng)型試件最好,環(huán)口板加強(qiáng)型次之,普通型最差;試件的初始抗彎剛度和極限承載力隨著β的增大而

4、提高;延性隨著β的增大而減弱;支管的變形隨著β的增大而增大;板厚對(duì)試件的抗彎剛度和極限承載力的影響不明顯。
　　以試驗(yàn)結(jié)果為依托,本文運(yùn)用有限元分析軟件 Abaqus,通過調(diào)整邊界條件和網(wǎng)格劃分方法,采取位移加載作為加載方式,對(duì)環(huán)口板加強(qiáng)型和墊板加強(qiáng)型方鋼管試件進(jìn)行有限元模擬,并將模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。對(duì)比分析結(jié)果表明:破壞現(xiàn)象和加載端荷載-位移曲線的有限元計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相近,由此推斷由Abaqus建立的有限元計(jì)算模

5、型具有良好的適應(yīng)性,可以作為參數(shù)分析的基礎(chǔ)。
　　為研究不同幾何參數(shù)對(duì)環(huán)口板加強(qiáng)型和墊板加強(qiáng)型方鋼管節(jié)點(diǎn)極限承載力的影響情況,本文在適應(yīng)性分析結(jié)果良好的有限元計(jì)算模型基礎(chǔ)上,分析了支/主管外邊長(zhǎng)比β為0.3、0.6、0.9,加強(qiáng)板厚度與主管壁厚之比λ為1.5、2.0、2.5、3.0,加強(qiáng)板長(zhǎng)度與支管邊長(zhǎng)之比Δ為1.0、1.5、2.0、2.5時(shí)環(huán)口板加強(qiáng)型和墊板加強(qiáng)型方鋼管節(jié)點(diǎn)的靜力性能,通過對(duì)96個(gè)軸壓試件,96個(gè)平面內(nèi)受彎試件,

6、96個(gè)平面外受彎試件進(jìn)行模擬,并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。對(duì)比分析結(jié)果表明:節(jié)點(diǎn)極限承載力隨著β的增大而增大,λ和Δ對(duì)節(jié)點(diǎn)極限承載力的影響具有階段性,只有通過適當(dāng)?shù)慕M合,其效果才能體現(xiàn)出來。工程建議:軸壓節(jié)點(diǎn)β較小時(shí),Δ宜小于2.5,且λ建議取值大于2,β較大時(shí),建議通過提高板長(zhǎng)來提高節(jié)點(diǎn)抗壓極限承載力,此時(shí)板厚對(duì)及極限承載力影響較小;平面內(nèi)受彎節(jié)點(diǎn)β較小時(shí)可以通過提高Δ來提高節(jié)點(diǎn)抗壓極限承載力,且λ建議取值大于2,非小β時(shí),Δ建議取2~