输煤栈桥管桁架节点静力性能试验研究与有限元分析

发布时间：2020-10-24 07:21

　　 钢管结构具有造形美观、结构轻巧、力学性能独特等优点,在国内外结构工程领域获得了广泛的发展应用。其中节点设计是钢管结构设计中的关键点之一。目前钢管结构常用的节点形式为相贯节点,但在实际工程中相贯节点形式众多,其构造和受力情况存在较大差异,很多超出了现行国家规范有关条文的范畴。所以,进一步研究该类相贯节点的工作性能来指导工程实践具有重要的意义。本文以山西平鲁输煤栈桥工程为背景,采用试验方法和有限元方法对带环板的相贯节点进行了研究,为设计提供依据。首先,针对山西平鲁输煤栈桥管桁架中下弦节点,选取3类典型节点进行静载足尺试验,对试验节点和加载装置进行设计,制定加载方案及测点布置方案,并对节点加载过程中的应力发展、变形过程和破坏模式进行分析,通过加载试验得出节点的极限承载力。其次,运用ABAQUS有限元分析软件,考虑材料非线性和几何非线性,严格按照实际试验的加载制度及过程对节点有限元模型分步加载,从应力、应变和位移三方面对钢管相贯节点进行弹塑性分析。揭示节点的受力性能、塑性区的扩展和节点区的应力应变分布情况。并将有限元分析结果与实验结果进行对比。最后,由上述实验研究和数值模拟,对节点的承载能力做出评估,确定节点区域的薄弱部位,提出相应加强措施,并同时验证有限元分析结果的准确性和计算方法的可行性。本文对带外环板相贯节点的承载力性能进行了研究,得到的实验结果和运用的分析方法对于同类工程结构有一定的参考价值。
【学位单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U446.1;U448.18
【部分图文】：

它不仅能在场外预制，而且还能把钢板挤压成半球后，将两个挤压好半球焊接组合成球，不需要太复杂的结构设计。由于它是球状结构，可以保证任何空间方向的一致性，这就使得它能适应于任何情况下不同方向杆件的受力连接，并且保持节点的稳定性。缺点是所有的节点都要求焊接，使仰、立焊等情况不可避免的增多。需要我们保证焊接质量，对于空间各个方向的施工准确度要有精准的控制。（2）螺栓球节点螺栓球节点（图 1-2），它的组成包括螺栓、钢球、销子（螺钉）、套筒和锥头或封板等零件，在球表面钻有螺纹孔，要求与球面法线方向一致。在实际安装操作时，把螺栓或封板通过焊接固定在钢管杆件的两端，把长形六角套筒套在伸出锥头螺杆上，用销子使得螺栓与套筒固定在一处，要求装配时扭转套筒，通过销子使得螺栓一同扭转，直到螺栓的头部与锥头相互紧致的在一起。节点若受压力由套筒承担，拉力由螺栓承担。螺栓球节点的结构能够预制生产、随意调整结构的尺寸和形状、外形美观、重复拆装方便。但此类节点抗弯性能较差。

它不仅能在场外预制，而且还能把钢板挤压成半球后，将两个挤压好半球焊接组合成球，不需要太复杂的结构设计。由于它是球状结构，可以保证任何空间方向的一致性，这就使得它能适应于任何情况下不同方向杆件的受力连接，并且保持节点的稳定性。缺点是所有的节点都要求焊接，使仰、立焊等情况不可避免的增多。需要我们保证焊接质量，对于空间各个方向的施工准确度要有精准的控制。（2）螺栓球节点螺栓球节点（图 1-2），它的组成包括螺栓、钢球、销子（螺钉）、套筒和锥头或封板等零件，在球表面钻有螺纹孔，要求与球面法线方向一致。在实际安装操作时，把螺栓或封板通过焊接固定在钢管杆件的两端，把长形六角套筒套在伸出锥头螺杆上，用销子使得螺栓与套筒固定在一处，要求装配时扭转套筒，通过销子使得螺栓一同扭转，直到螺栓的头部与锥头相互紧致的在一起。节点若受压力由套筒承担，拉力由螺栓承担。螺栓球节点的结构能够预制生产、随意调整结构的尺寸和形状、外形美观、重复拆装方便。但此类节点抗弯性能较差。

作为球形空间类型的节点。包括我国各个地区普遍用到的树形铸钢节点、铰接铸钢节点及混合型铸钢节点等。此类型节点攻克了大跨度结构中使用焊接球半径过大的问题，拥有良好的实际应用性和较大的设计自由度，但该节点存在的不足是受力不够明确且耗钢量较大。（6）钢板节点钢板节点由盖板和十字外环板组成，在连接型钢构件中应用广泛，其类型可分为开槽连接、尖头连接、扁头连接。缺点是耗钢量大，工作强度高，如今普遍使用较少。（7）相贯节点钢管相贯节点（图 1-4）又被称直接焊接节点[2]。它把支管端部经相贯线加工成相贯面后，紧密的焊接在主管的管壁上，这种操作省去了使用连接件。当前采用计算机数控加工技术可以切割出任何形态的相贯线形态，使得相贯线的加工变的简单。
【参考文献】

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本文编号：2854181