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

1、本文結(jié)合具體工程，所研究的節(jié)點(diǎn)主要是主管為方管、支管為圓管的型式，加強(qiáng)方式為內(nèi)部加勁。通過(guò)從簡(jiǎn)單的T形內(nèi)加勁節(jié)點(diǎn)承載力入手，分析各種荷載情況下節(jié)點(diǎn)的承載力，總結(jié)出一套設(shè)計(jì)可用的方法，從而定量地描述節(jié)點(diǎn)的承載力。在T形加勁節(jié)點(diǎn)研究的基礎(chǔ)上，再分析K形加勁節(jié)點(diǎn)的承載力，并對(duì)加勁節(jié)點(diǎn)在兩個(gè)工程中的應(yīng)用進(jìn)行介紹。盡管具體工程中加勁的型式會(huì)比較復(fù)雜，但本論文作為加勁節(jié)點(diǎn)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(yàn)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(jiǎn)化模型和有限元分析模型。簡(jiǎn)單的T形節(jié)點(diǎn)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(dǎo)出來(lái)的；隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，有限元分析方法越來(lái)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(diǎn)的一種重要方法，在確定簡(jiǎn)單節(jié)點(diǎn)承載力上非常有效。在研究加勁節(jié)點(diǎn)的過(guò)程中，主要以數(shù)值計(jì)算為主、理論推導(dǎo)為輔，并結(jié)合節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)，共同分析影響加勁節(jié)點(diǎn)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(diǎn)主要是基于弦桿表面屈服破壞模式，通過(guò)節(jié)點(diǎn)參數(shù)的控制使其成為主要破壞模式。實(shí)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(diǎn)，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(kāi)裂與支管局部屈曲等型式。 所研究的節(jié)點(diǎn)是基于弦桿表面屈服破壞模式，其荷載一變形曲線無(wú)明顯峰值。對(duì)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(duì)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(duì)標(biāo)準(zhǔn)，但在研究無(wú)明顯峰值的節(jié)點(diǎn)承載力上是一個(gè)重要的標(biāo)準(zhǔn)。上述研究成果使用的管材多是冷彎或熱軋鋼管，但對(duì)等強(qiáng)焊接的箱形截面并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，通過(guò)T形非加勁節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)，其極限承載力與公式計(jì)算數(shù)值非常接近，也說(shuō)明上述判定標(biāo)準(zhǔn)同樣適用于焊接管節(jié)點(diǎn)。對(duì)于加勁節(jié)點(diǎn)，通過(guò)有限元分析，對(duì)應(yīng)于3％d<,o>變形時(shí)非加勁與加勁節(jié)點(diǎn)的主管上表面Von-Mises應(yīng)力分布圖基本一致，因而本論文對(duì)加勁節(jié)點(diǎn)沿用了上述判斷極限承載力的標(biāo)準(zhǔn)。

5、 在T形非加勁與加勁RHS-CHS節(jié)點(diǎn)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(jì)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(diǎn)屈服線模型，推導(dǎo)了平面外彎矩作用下非加勁節(jié)點(diǎn)的極限承載力公式，與有限元計(jì)算結(jié)果非常接近。對(duì)于加勁節(jié)點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)公式可參考。利用屈服線理論、虛功原理推導(dǎo)了支管軸向力作用下加勁節(jié)點(diǎn)的承載力公式；利用多組有限元數(shù)值計(jì)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(diǎn)的極限承載力公式。從而總結(jié)出一整套加勁節(jié)點(diǎn)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(diǎn)研究中，考慮支管在軸向力作用下節(jié)點(diǎn)的極限承載力。有限元分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)K形間隙節(jié)點(diǎn)，T形加勁節(jié)點(diǎn)的公式同樣可用于K形加勁節(jié)點(diǎn)，并且與有限元結(jié)果非常接近。 研究的T、K形加勁節(jié)點(diǎn)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