多棱鋼管塔穿心橫擔(dān)連接節(jié)點(diǎn)靜力性能研究.pdf

1、鋼管結(jié)構(gòu)由于其獨(dú)特的優(yōu)越性能被廣泛用于建筑、電力、交通、石油等行業(yè)。在鋼管結(jié)構(gòu)中，研究的重點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)。自上世紀(jì)中葉以來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)于鋼管節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了大量的研究，研究主要集中于圓形和方形截面的鋼管相貫節(jié)點(diǎn)，基本掌握了簡(jiǎn)單荷載條件下常規(guī)相貫節(jié)點(diǎn)的性能。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外的研究主要針對(duì)于特殊平面節(jié)點(diǎn)和空間相貫節(jié)點(diǎn)的靜力、疲勞和滯回性能以及復(fù)雜荷載下相貫節(jié)點(diǎn)的性能。
　　 多棱鋼管截面呈正多邊形，作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件，兼具圓形和方形截面構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)。多棱鋼管

2、穿心連接節(jié)點(diǎn)是由不截?cái)嗤ㄩL(zhǎng)橫擔(dān)支管穿過(guò)塔身主管，并焊接穿心橫擔(dān)支管與塔身主管的相貫線得到的十字形節(jié)點(diǎn)，此類節(jié)點(diǎn)具有較高的抗彎剛度和強(qiáng)度，能承受較大的外部荷載，不需要另外設(shè)置加勁構(gòu)件，相貫線呈折線形，構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，施工也很方便。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)其研究相對(duì)較少，對(duì)其性能不甚了解，尚沒(méi)有成熟的可參考的設(shè)計(jì)規(guī)定，這在一定程度上限制了其應(yīng)用，需要對(duì)此類節(jié)點(diǎn)進(jìn)行較全面的研究。
　　 以試驗(yàn)為基礎(chǔ)，結(jié)合非線性有限元分析和數(shù)值分析手段，探討了多棱

3、鋼管穿心連接節(jié)點(diǎn)的受力性能、破壞模式、極限承載力以及主要參數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)靜力性能的影響，提出了此類節(jié)點(diǎn)的承載力計(jì)算公式。
　　 首先，實(shí)施了在3種工況下(正常運(yùn)行情況、斷線情況一和斷線情況二)共4個(gè)穿心橫擔(dān)連接節(jié)點(diǎn)足尺模型的靜載試驗(yàn)。隨后，基于試驗(yàn)對(duì)穿心橫擔(dān)連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了非線性有限元分析，并修正了有限元模型為后續(xù)的參數(shù)分析打下基礎(chǔ)。而后，基于修正的有限元模型，對(duì)90個(gè)多棱穿心橫擔(dān)連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了非線性有限元參數(shù)分析，得到此類節(jié)點(diǎn)受力過(guò)程

4、、節(jié)點(diǎn)破壞模式、塑性分布規(guī)律?？疾炝巳齻€(gè)無(wú)量綱參數(shù)(橫擔(dān)主管壁厚比t、主管橫擔(dān)管徑比λ和主管徑厚比γ)對(duì)節(jié)點(diǎn)極限承載力的影響規(guī)律。最后提出了各工況下多棱鋼管穿心連接節(jié)點(diǎn)的承載力計(jì)算建議公式。
　　 試驗(yàn)和分析的主要結(jié)果表明：①正常運(yùn)行情況下，節(jié)點(diǎn)處于面內(nèi)受彎狀態(tài)，主管對(duì)橫擔(dān)支管的嵌固作用很強(qiáng)，可近似作為固結(jié)考慮；其破壞模式為節(jié)點(diǎn)域的橫擔(dān)支管底部出現(xiàn)鼓曲破壞，而塔身主管處于彈性階段；壁厚比和管徑比對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力影響較大，徑厚比對(duì)節(jié)點(diǎn)