Q345十字插板X型鋼管節(jié)點受壓承載力特性

u型插板連接的節(jié)點焊縫是影響連接強度的主要因素之一,而對于復(fù)雜的空間受力焊縫,采用規(guī)范的承載力計算公式計算可能會偏于不安全。通過4個足尺u型插板鋼管連接節(jié)點承載力特性的試驗,研究了u型插板連接的承載力-變形特性、失效及破壞模式,以及加載過程中連接典型部位的應(yīng)變發(fā)展情況。結(jié)果表明:連接節(jié)點的破壞是由于壓力作用下u型插板下側(cè)的鋼管應(yīng)變發(fā)展較快,發(fā)生局部外鼓的屈曲失穩(wěn)而引起。此外驗證了u型插板連接焊縫計算節(jié)點的連接強度能夠較好反映其強度特點。

采用有限元ansys建立雙角鋼十字組合截面構(gòu)件模型,并通過試驗對模型進行校準。在此基礎(chǔ)上,考察了構(gòu)件的受力過程和破壞模式,分析了填板數(shù)量、布置方式、形式及填板與角鋼連接方式等參數(shù)對節(jié)點極限承載力的影響。提出了計算此類構(gòu)件承載力的計算公式,以便為工程設(shè)計提供依據(jù)。

研究了主管規(guī)格為219×6的、有負偏心作用的1/4加肋鋼管插板連接的極限承載力,同時借助有限元法分析了常用主管徑厚比下不同長徑比、不同負偏心距以及定長徑比時主管直徑、厚度以及節(jié)點板長度等參數(shù)對主管極限承載力的影響,在此基礎(chǔ)上提出了此類節(jié)點極限承載力計算的建議公式.結(jié)果表明:在常用的主管徑厚比下,負偏心對長徑比大于30的主管的承載力是不利的,對長徑比小于30的主管的承載力是有利的,這主要是由于長徑比大于30時主管整體失穩(wěn)先于局部屈曲,而長徑比小于30時主管局部屈曲起主要控制作用;主管直徑、厚度以及節(jié)點板長度對承載力影響明顯;所得出的建議公式具有一定的適用性.

輸電工程中輸電塔架節(jié)點通常采用節(jié)點板連接的方式,其受力情況非常復(fù)雜。通過對5組輸電塔架典型節(jié)點的足尺試驗和有限元分析,考察節(jié)點板的受力性能和破壞模式,并利用多參數(shù)有限元分析不同破壞模式下寬厚比、無支長度以及節(jié)點板構(gòu)造等主要參數(shù)對節(jié)點板承載力的影響,提出有(無)加強環(huán)板的節(jié)點板承載力計算方法,并與試驗和有限元所得的結(jié)果進行比較。結(jié)果表明:基于插板連接的節(jié)點板建議計算方法合理有效,具有較好的適用性。

通過q420雙角鋼十字組合截面壓桿試驗,研究長細比為40,50,60的q420雙角鋼十字組合截面壓桿構(gòu)件穩(wěn)定承載力以及一字型填板、十字分離式填板和十字焊接式填板3種不同填板形式對承載力的影響。結(jié)果表明:現(xiàn)行規(guī)范對小長細比下受截面懸伸板件寬厚比影響的雙角鋼十字組合截面壓桿的承載力計算顯得保守,影響了材料性能的發(fā)揮;在構(gòu)件長度較大時,為保證雙角鋼形成組合截面,設(shè)置填板是必要的,并且在3種填板形式中十字焊接式填板構(gòu)件的承載力最大。

大型輸電鐵塔廣泛應(yīng)用鋼管節(jié)點,為了簡化制作安裝,避免復(fù)雜的相貫線切割,塔身斜材與主材的連接經(jīng)常將鋼管開長槽孔和插入的鋼板焊接.由于鋼管截面只是部分和鋼板連接,在拉力作用下,管板節(jié)點易發(fā)生剪切滯后破壞.為研究剪切滯后對管板節(jié)點受拉極限承載力的影響,進行了一系列分析,并將研究結(jié)果和現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范公式進行了比較.

應(yīng)用相似比理論設(shè)計了2個主管規(guī)格219×6,273×7的主管—節(jié)點板的單插板節(jié)點,并進行了節(jié)點的拉—壓承載力試驗,考察主管—節(jié)點板節(jié)點的承載力特性、失效及破壞模式,試驗表明主管—節(jié)點板節(jié)點能夠滿足承載力要求,但其受壓承載力小于受拉承載力,拉壓荷載作用下節(jié)點發(fā)生主管局部內(nèi)凹外凸的屈曲破壞,最后,探討了主管—節(jié)點板節(jié)點的承載力計算理論,以供實際工程參考。

為模擬對輸電鐵塔單角鋼主材(原主材)附加一個規(guī)格相同(或略小)主材(副主材)組成十字組合截面構(gòu)件對塔身主材進行加固補強工程實際,通過考慮節(jié)間斜材支撐的雙角鋼十字組合截面偏心受壓構(gòu)件承載力試驗,研究了該類構(gòu)件的承載力以及副主材尺寸、填板設(shè)置、螺栓個數(shù)等因素對承載力的影響,探討了其組合截面承載力計算方法,為建立該類加固設(shè)計方法提供了依據(jù)。

為了驗證塔架結(jié)構(gòu)采用高強鋼的適用性,對21根不同規(guī)格的q420高強度雙角鋼進行鉸支軸壓試驗,截面規(guī)格包括2l160×12、2l160×14、2l160×16,長細比范圍為25～55.將試驗結(jié)果和設(shè)計結(jié)果分析比較.結(jié)果表明:承載力的設(shè)計值比試驗值平均高9.16%;雙角鋼十字組合截面類構(gòu)件最終破壞表現(xiàn)為彎曲屈曲與局部失穩(wěn)的組合;扭轉(zhuǎn)屈曲不是雙角鋼十字組合截面類構(gòu)件的主要破壞模式,與現(xiàn)有設(shè)計方法不同.

以十字組合角鋼構(gòu)件為研究對象,研究構(gòu)件軸心受壓失穩(wěn)方式,對gb50017—2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、dl/t5154—2012《架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)定》、asce10—1997《美國鐵塔設(shè)計導(dǎo)則》有關(guān)軸心受壓長細比取值規(guī)定及受壓穩(wěn)定承載力計算方法進行對比分析。研究表明:三種規(guī)范有關(guān)雙軸對稱十字截面構(gòu)件的計算長細比取值均考慮扭轉(zhuǎn)屈曲的影響;asce10—1997《美國鐵塔設(shè)計導(dǎo)則》和dl/t5154—2012《架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)定》軸心受壓穩(wěn)定承載力計算考慮了翼緣外伸寬厚比對穩(wěn)定強度的折減。gb50017—2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》與dl/t5154—2012《架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)定》有關(guān)十字組合角鋼受壓穩(wěn)定承載力計算結(jié)果接近,且均小于asce10—1997《美國鐵塔設(shè)計導(dǎo)則》。

序號規(guī)格材質(zhì)單位重量(kg)/m備注 130x30x3q3452.5272 240x20x3q3452.5272 340x30x3q3452.9952 440x40x3q3453.4632 540x40x4q3454.4928 650x30x4q3454.4928 760x40x3q3454.3992 860x40x4q3455.7408 960x60x4q3456.9888 1080x40x4q3456.9888 1180x60x5q34510.14 12100x30x3q3455.8032 13100x40x4q3458.2368 14100x80x8q34513.26c型梁+前懸架 15140x80x10q34531.2 1640x25x2q3451.9032 1730x20

與角鋼塔相比,鋼管塔的荷載以及自身的高度和跨度均有較大程度的增加,如何設(shè)計鋼管塔的節(jié)點是保證鋼管塔結(jié)構(gòu)安全的主要環(huán)節(jié)。選取1000kv淮南—上海特高壓輸電線路鋼管塔為工程背景,對典型十字插板連接的k型節(jié)點建立了有限元模型,對節(jié)點的力學行為、應(yīng)力分布以及彈塑性的破壞過程進行了研究,可為鋼管塔k型節(jié)點設(shè)計提供參考。

基于4個u型插板鋼管連接節(jié)點的承載力特性的試驗研究,考慮材料非線性和幾何非線性,對u型插板鋼管節(jié)點的承載力特性進行了非線性有限元分析.比較試驗及計算分析得到的鋼管連接節(jié)點的承載力-位移變形曲線,試驗結(jié)果與計算分析結(jié)果吻合較好.由于u型插板鋼管節(jié)點的焊縫為空間焊縫而處于拉、壓、剪的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài),對鋼管節(jié)點連接的極限承載力有較大的影響——降低承載力;分析比較由有限元計算分析得到等效厚度平面焊縫的承載力特性-變形特性,得出空間焊縫極限屈服承載力要比一般的平面焊縫屈服極限承載力低,用一般平面焊縫的計算公式計算不合適.

通過有限元數(shù)值分析方法,開展了不同支管偏心距及主管徑厚比對插板連接管節(jié)點極限承載力的影響研究。負偏心越大,節(jié)點承載能力隨之增強,節(jié)點板材料也越經(jīng)濟;同時需留意,負偏心并不一定總是有利的?？傊?偏心距及主管徑厚比的影響應(yīng)在工程設(shè)計中加以合理、有效的利用。

對支管受軸向壓力作用的墊板加強y型圓鋼管節(jié)點進行了非線性有限元分析,研究了幾何參數(shù)對加強型節(jié)點受壓極限承載力的影響。分析表明,設(shè)置適當尺寸的墊板能夠增強y型圓鋼管相貫節(jié)點承受荷載和抵抗變形的能力。用多元線性回歸法求出墊板加強y型圓鋼管節(jié)點受壓極限承載力提高系數(shù)φp的回歸方程,從而提出了墊板加強y型圓鋼管節(jié)點受壓極限承載力的建議公式。

q345鋼 q345是一種鋼材的材質(zhì)。它是低合金鋼（c<0.2%)，廣泛應(yīng)用于建筑，橋梁、 車輛、船舶、壓力容器等。q代表的是這種材質(zhì)的屈服強度，后面的345， 就是指這種材質(zhì)的屈服值，在345兆帕左右。并會隨著材質(zhì)的厚度的增加 而使其屈服值減小。 性能 q345綜合力學性能良好，低溫性能尚可，塑性和焊接性良好，用做中 低壓容器、油罐、車輛、起重機、礦山機械、電站、橋梁等承受動載荷的 結(jié)構(gòu)、機械零件、建筑結(jié)構(gòu)、一般金屬結(jié)構(gòu)件，熱軋或正火狀態(tài)使用，可 用于-40℃以下寒冷地區(qū)的各種結(jié)構(gòu)。 分類 q345按等級可分為q345a，q345b，q345c，q345d，q345e。它們所代 表的，主要是沖擊的溫度有所不同。 q345a級，是不做沖擊; q345b級，是20度常溫沖擊; q345c級，是0度沖擊; q345d級，是－20度沖擊

q345鋼 ①由q+數(shù)字+質(zhì)量等級符號+脫氧方法符號組成。它的鋼號冠以“q”， 代表鋼材的屈服點，后面的數(shù)字表示屈服點數(shù)值，單位是mpa例如q235表 示屈服點（σs）為235mpa的碳素結(jié)構(gòu)鋼。 ②必要時鋼號后面可標出表示質(zhì)量等級和脫氧方法的符號。質(zhì)量等級 符號分別為a、b、c、d。脫氧方法符號：f表示沸騰鋼；b表示半鎮(zhèn)靜鋼： z表示鎮(zhèn)靜鋼；tz表示特殊鎮(zhèn)靜鋼，鎮(zhèn)靜鋼可不標符號，即z和tz都可不 標。例如q235-af表示a級沸騰鋼。 ③專門用途的碳素鋼，例如橋梁鋼、船用鋼等，基本上采用碳素結(jié)構(gòu) 鋼的表示方法，但在鋼號最后附加表示用途的字母。 碳素結(jié)構(gòu)鋼-----q345b產(chǎn)品簡介：q345a(gb/t1591-1994)ω/％性 能及應(yīng)用：q345是一種鋼材的材質(zhì)。它是低合金鋼（c<0.2%)，綜合性能 好，低溫性能好，冷

進行了160大規(guī)格q420高強度雙角鋼十字組合截面構(gòu)件的試驗研究。得到了單節(jié)間和雙節(jié)間壓桿的受力性能和破壞模式。對該類構(gòu)件進行數(shù)值模擬,考慮構(gòu)件長細比、肢寬比和填板等對承載力的影響,并在此基礎(chǔ)上提出計算方法。與試驗結(jié)果進行對比,給出適合工程實際的組合截面承載力計算方法,可供工程設(shè)計參考使用。

為了得到可靠的套管插接節(jié)點設(shè)計參數(shù),采用ansys有限元程序建立了非線性有限元模型,對考慮接觸影響時套管插接節(jié)點承載力進行了數(shù)值分析,分析了相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)對節(jié)點承載力的影響。結(jié)果表明:管節(jié)點承載力及剛度均隨套管長徑比和主、套管長度比的增大而增大;主管與套管厚度相等時管節(jié)點承載力最大;管間間隙0.5~2.0mm范圍內(nèi)改變主、套管直徑配合對管節(jié)點承載力影響不大。

建立波紋腹板h型鋼梁的受力模型,按照板的穩(wěn)定理論分別給出了波紋腹板局部屈曲和整體屈曲的抗剪承載力理論公式,并設(shè)計4根構(gòu)件進行了試驗及有限元數(shù)值模擬分析,研究了不同的波紋尺寸、腹板厚度等因素對構(gòu)件承載力的影響.試驗結(jié)果表明:若波紋尺寸設(shè)計得當,腹板剪切強度可以達到甚至超過鋼材的剪切屈服強度,而有限元方法能夠有效預(yù)測構(gòu)件承載力和破壞模式.最后結(jié)合理論分析和試驗研究提出了波紋腹板h型鋼的設(shè)計建議.

對包含環(huán)形節(jié)點板的鋼管節(jié)點承載力進行研究,有助于深入了解該類型節(jié)點的力學行為。設(shè)計制作了2個規(guī)格的4個試件,并進行了拉和壓的足尺承載力試驗。建立有限元模型進行了非線性有限元計算,計算結(jié)果和試驗結(jié)果與中國規(guī)范計算結(jié)果進行了比較。結(jié)果表明,有限元分析和試驗結(jié)果較為接近,而規(guī)范所給出的承載力明顯偏小。

十字形截面方鋼管混凝土組合異形柱軸壓承載力試驗