大曲率主管的X型圓鋼管和圓鋼管混凝土節(jié)點受彎性能試驗研究.pdf

1、本文從試驗入手，對大曲率主管的X型圓鋼管和圓鋼管混凝土節(jié)點平面內(nèi)和平面外受彎性能進行了試驗研究。并在此基礎上通過ABAQUS有限元模擬和參數(shù)分析，研究了節(jié)點在平面內(nèi)和平面外受彎情況下的受力性能、破壞模式、應力應變分布、靜力極限承載力以及幾何參數(shù)對節(jié)點極限承載力的影響，特別是主管曲率半徑對X型節(jié)點的受彎性能影響。
　　本文首先對大曲率主管的X型圓鋼管和圓鋼管混凝土節(jié)點平面內(nèi)和平面外受彎性能進行了靜力性能試驗研究。分別對16個X型平面

2、內(nèi)受彎節(jié)點和16個X型平面外受彎節(jié)點進行了2組靜力試驗。每組試件分為4小組，分別對大曲率主管的X型節(jié)點在不同幾何參數(shù)以及主管填混凝土情況下的受力性能、破壞模式、靜力極限承載力進行了考察，重點研究了主管曲率半徑的影響。
　　試驗結果表明：對于 X型平面內(nèi)受彎節(jié)點，主管比較平坦時，主管的彎曲對X型節(jié)點平面內(nèi)受彎承載力影響不大；當主管曲率達到某一臨界值時，X型節(jié)點平面內(nèi)受彎承載力明顯下降。β值越大，節(jié)點平面內(nèi)受彎承載力越高；主管填混凝土

3、不能明顯提高節(jié)點平面內(nèi)受彎承載力。對于 X型平面外受彎節(jié)點，凹側支管易進入塑形發(fā)生破壞，凸側主管易進入塑形發(fā)生破壞；主管較平坦時，主管的彎曲對X型節(jié)點平面外受彎承載力影響不大；當主管曲率達到某一值時，X型節(jié)點平面外受彎承載力明顯下降。
　　隨后本文在總結試驗的基礎上，進行了ABAQUS有限元模擬和參數(shù)分析。通過對試驗中的16個X型平面內(nèi)節(jié)點和16個X型平面外節(jié)點的有限元模擬，并將有限元模擬結果與試驗結果進行對比，驗證了該有限元模型

4、的適用性和正確性。之后，本文分別對120個X型平面內(nèi)受彎節(jié)點和120個平面外受外節(jié)點，共240個節(jié)點進行了有限元參數(shù)分析。通過對節(jié)點的受力全過程、破壞模式、主管填混凝土、主管曲率半徑等幾何參數(shù)對節(jié)點極限承載力的影響分析，得出以下結論：大曲率主管的X型圓鋼管和圓鋼管混凝土節(jié)點受彎情況下，當主管曲率半徑R與主管外徑d0之比大于12時，節(jié)點的受彎極限承載力受主管彎曲的影響不大；當主管曲率半徑R與主管外徑d0之比小于12時，主管的彎曲使節(jié)點的極

5、限承載力急劇下降；當γ值越大時，主管填混凝土對節(jié)點受彎承載力的提高幅度越大；混凝土的強度等級對節(jié)點受彎承載力無明顯影響。對于 X型平面內(nèi)受彎節(jié)點，建議β在0.8左右，γ在10左右；以達到支主管同時進入塑性，從而充分利用材料的強度。對于 X型平面外受彎節(jié)點，在本文參數(shù)范圍內(nèi)，對參數(shù)R、β、γ的取值提出了以下幾點建議，主管為空管時：R≥12d0；β=0.5~0.8；γ≦10；主管填混凝土時：R≥12d0；β≧0.5；γ=10~14。