圆腹杆-H型钢弦杆KY型相贯节点试验研究与有限元分析

发布时间：2020-06-26 08:30

【摘要】：本文在参考大量国内外相关文献基础上,以工程中采用的24m跨钢桁架为对象,对典型上弦节点—圆腹杆-H型钢弦杆KY型相贯节点的受力性能和影响因素进行了试验研究和有限元分析。主要内容如下:(1)相贯节点足尺试验研究设计反力框加载装置,采用液压千斤顶加载,对典型相贯节点进行了足尺试验研究和分析。结果表明:当相贯节点达到极限状态时,节点受拉力最大腹杆处焊缝撕裂和弦杆上翼缘局部塑性破坏,极限承载力为612.9kN。各腹杆与相贯节点相连处受力复杂,形成应力集中现象,部分区域在荷载不大时已进入塑性状态。(2)有限元建模方法及验证本文利用ABAQUS有限元软件,提出相贯节点试验试件的单元类型、网格尺寸、边界条件、加载方式,建立了节点合理的有限元模型,并给出了极限承载力判断准则。计算结果表明:相贯节点的极限承载力与试验数据相差仅5%左右。有限元分析的破坏模式和受力性能与试验所测结果一致。证明本文所提有限元建模方法是正确和合理的。(3)相贯节点受力性能影响因素分析在考虑了内隐藏焊缝、加劲板及几何参数等三种影响因素的前提下,对相贯节点进行了有限元分析。结果表明:内隐藏焊缝焊接对相贯节点的破坏模式、刚度和应力分布规律几乎没有影响,但却提高了节点的极限承载力。H型钢弦杆加劲板的设置不改变相贯节点的破坏模式,但两端横向加劲板的设置却提高了节点的极限承载力和刚度。相贯节点的破坏模式受几何参数的影响较大。β_1、τ_1两个参数的增加可使节点的刚度、极限承载力均得到提高。(4)相贯节点滞回性能及影响因素分析本文采用有限元方法得到了节点的滞回曲线、骨架曲线和极限承载力等,并分析了内隐藏焊缝、加劲板以及几何参数分别对节点滞回性能的影响。结果表明:相贯节点在低周往复荷载作用下,破坏模式与静力荷载作用下的一致。与无焊接相比,内隐藏焊缝焊接相贯节点的耗能能力、极限承载力和割线刚度均得到提高。弦杆加劲板的设置降低了节点的耗能能力,但提高了节点极限承载力、割线刚度和变形能力。几何参数β_1、τ_1和γ的改变均对节点的耗能能力和极限承载力有不同程度的影响。本文的研究成果可为圆腹杆-H型钢弦杆相贯节点的进一步研究提供帮助,也为未来工程应用及相关规范的编制提供参考。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU391
【图文】：

搭接,节点,间隙,相贯节点

节点的受力性能受杆件材料及其它因素的影响较大，即节点设计独立性较低。随着多为数控切割技术的逐渐成熟，相贯节点得到了很好的发展，解决了相贯节点切割困难的难题[1][2]。本文以圆腹杆-H 型钢弦杆 KY 型搭接相贯节点为对象，通过足尺试验和有限元分析研究其受力性能、极限承载力及破坏模式，以期对工程应用和进一步研究提供参考。1.2 钢管结构相贯节点1.2.1 相贯节点分类若腹杆间相互重叠则称为搭接节点，若腹杆间无重叠部分则称为间隙节点，如图 1-1。它们的受力有明显的区别，搭接节点的受力受腹杆搭接顺序的影响。对于搭接节点，其腹杆内部隐藏的焊缝往往存在不焊接的情况，因此这类节点又可分为内部隐藏焊缝焊接和不焊接两种搭接节点[3]。

节点类型,平面,钢节,空间节点

钢节点或方管-H 型钢节点。按外型划分，常见的平面节点分成：T 型（Y 型）、X 型、K 型（N 型）、KT型（KY 型）等等，如图 1-2。常见的空间节点分成：TT 型、XX 型、KK 型、KKT 型、KT 型、KX 型等等，如图 1-3。（a）T 型（Y 型）（b）X 型

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