多棱鋼管塔穿心橫擔連接節(jié)點靜力性能研究.pdf

1、鋼管結(jié)構(gòu)由于其獨特的優(yōu)越性能被廣泛用于建筑、電力、交通、石油等行業(yè)。在鋼管結(jié)構(gòu)中，研究的重點是節(jié)點。自上世紀中葉以來，國內(nèi)外對于鋼管節(jié)點進行了大量的研究，研究主要集中于圓形和方形截面的鋼管相貫節(jié)點，基本掌握了簡單荷載條件下常規(guī)相貫節(jié)點的性能。當前，國內(nèi)外的研究主要針對于特殊平面節(jié)點和空間相貫節(jié)點的靜力、疲勞和滯回性能以及復雜荷載下相貫節(jié)點的性能。
　　 多棱鋼管截面呈正多邊形，作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件，兼具圓形和方形截面構(gòu)件的優(yōu)點。多棱鋼管

2、穿心連接節(jié)點是由不截斷通長橫擔支管穿過塔身主管，并焊接穿心橫擔支管與塔身主管的相貫線得到的十字形節(jié)點，此類節(jié)點具有較高的抗彎剛度和強度，能承受較大的外部荷載，不需要另外設(shè)置加勁構(gòu)件，相貫線呈折線形，構(gòu)造比較簡單，施工也很方便。目前，國內(nèi)外對其研究相對較少，對其性能不甚了解，尚沒有成熟的可參考的設(shè)計規(guī)定，這在一定程度上限制了其應用，需要對此類節(jié)點進行較全面的研究。
　　 以試驗為基礎(chǔ)，結(jié)合非線性有限元分析和數(shù)值分析手段，探討了多棱

3、鋼管穿心連接節(jié)點的受力性能、破壞模式、極限承載力以及主要參數(shù)對節(jié)點靜力性能的影響，提出了此類節(jié)點的承載力計算公式。
　　 首先，實施了在3種工況下(正常運行情況、斷線情況一和斷線情況二)共4個穿心橫擔連接節(jié)點足尺模型的靜載試驗。隨后，基于試驗對穿心橫擔連接節(jié)點進行了非線性有限元分析，并修正了有限元模型為后續(xù)的參數(shù)分析打下基礎(chǔ)。而后，基于修正的有限元模型，對90個多棱穿心橫擔連接節(jié)點進行了非線性有限元參數(shù)分析，得到此類節(jié)點受力過程

4、、節(jié)點破壞模式、塑性分布規(guī)律。考察了三個無量綱參數(shù)(橫擔主管壁厚比t、主管橫擔管徑比λ和主管徑厚比γ)對節(jié)點極限承載力的影響規(guī)律。最后提出了各工況下多棱鋼管穿心連接節(jié)點的承載力計算建議公式。
　　 試驗和分析的主要結(jié)果表明：①正常運行情況下，節(jié)點處于面內(nèi)受彎狀態(tài)，主管對橫擔支管的嵌固作用很強，可近似作為固結(jié)考慮；其破壞模式為節(jié)點域的橫擔支管底部出現(xiàn)鼓曲破壞，而塔身主管處于彈性階段；壁厚比和管徑比對節(jié)點承載力影響較大，徑厚比對節(jié)點