环口板加强型T型圆钢管节点滞回性能研究

论文摘要

圆钢管由于空心薄壁的特点,其径向刚度远远小于其轴向刚度。焊接相贯圆钢管节点中,支管主要承受轴向荷载,从而导致主管主要承受径向力作用。此外,节点部位由于曲率不连续而带来很大的应力集中现象。这些原因造成管节点最常见的破坏方式是主管表面靠近焊接部位的局部屈曲或屈服破坏。为了提高主管的径向刚度,改善节点的受力性能,采用环口板对普通圆钢管进行了加强。环口板加强是一种比较新颖的加强方法,该方法施工方便快捷而且加强效果显著。为了研究环口板加强后管节点的滞回性能,分别对4个足尺度未加强T型圆钢管节点和4个对应的采用环口板加强的足尺度T节点试件进行了轴向反复荷载作用下的拟静力滞回性能研究。基于试验测试结果,发现加强后的管节点在提高静力承载力的同时,其延性指标也有所提高,从而耗能性能更好,利于抗震。根据试验现象发现:采用环口板加强的T节点,可以将破坏发生的部位由原来未加强节点的焊趾处转移到环口板与主管表面焊缝连接处,改变了管节点的破坏模式。随后提出了环口板加强T节点的有限元模型,采用提出的有限元模型对试验的8个试件进行了模拟分析,结果表明有限元结果和试验测试结果吻合较好,从而验证了有限元模型的准确性。在此基础上,运用所提出的有限模型研究了环口板的几何参数lc(环口板长度)和tc(环口板厚度)对管节点滞回性能的影响,给出了几何参数的取值建议。本文还还分别对lc与tc的加强效果进行了比较,发现后者的加强效果总体上优于前者的加强效果。这些研究对实际工程中管节点的环口板加强设计有重要参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 钢管结构
• 1.1.1 钢管结构的优点
• 1.1.2 钢管结构的发展及应用
• 1.1.3 钢管结构的节点分类
• 1.2 钢管相贯节点概述
• 1.2.1 相贯节点分类
• 1.2.2 相贯节点的破坏方式
• 1.3 研究方法
• 1.3.1 试验研究
• 1.3.2 理论分析研究
• 1.4 国内外研究现状及进展
• 1.4.1 国内外普通相贯节点的研究现状及进展
• 1.4.2 国内外对加强型相贯管节点的研究
• 1.5 本文的研究问题的得出及研究内容
• 1.5.1 研究问题的得出
• 1.5.2 研究内容
• 2 未加强型与加强型T型管节点滞回实验分析
• 2.1 试验模型及装置
• 2.1.1 几何模型
• 2.1.2 节点试件的几何尺寸
• 2.1.3 试验加载装置
• 2.2 环口板加强型T 节点的试验结果
• 2.2.1 试验过程及破坏现象
• 2.2.2 四组试件的变形与破坏总结
• 2.2.3 滞回性能
• 2.2.4 骨架曲线和延性比
• 2.2.5 能量耗散
• 2.2.6 刚度比较
• 2.3 本章结论
• 3 T型圆钢管节点滞回性能有限元参数分析
• 3.1 引言
• 3.2 有限元建模
• 3.2.1 ABAQUS 简介
• 3.2.2 有限元模拟的基本假定
• 3.2.3 模型单元及单元网格划分
• 3.2.4 接触定义
• 3.2.5 边界条件与加载方式
• 3.3 T 节点试件的有限元分析
• 3.3.1 材料性质
• 3.3.2 试验与有限元的变形比较
• 3.3.3 滞回曲线模拟
• 3.4 相贯节点的有限元参数分析
• 3.4.1 参数的选取
• 3.4.2 有限元参数分析
• c与t_c的加强效果比较'>3.4.3 l_c与t_c的加强效果比较
• 3.5 本章结论
• 4 结论与展望
• 4.1 本文结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文目录