墊板及環(huán)口板加強型方鋼管節(jié)點靜力性能研究.pdf

1、環(huán)口板加強型和墊板加強型方鋼管節(jié)點最初應用于海洋結構中防止節(jié)點發(fā)生沖擊破壞,近年來,這兩種加強方式得到廣泛推廣,但在現(xiàn)有規(guī)范及文獻中未找到相應計算公式,也無大量試驗數(shù)據(jù)支持。因此本文將從試驗和有限元分析兩方面對環(huán)口板加強型和墊板加強型方鋼管節(jié)點進行靜力性能研究。
　　本次研究首先對環(huán)口板加強型和墊板加強型方鋼管試件與未加強節(jié)點的靜力性能進行試驗對比研究。本文對環(huán)口板加強型和墊板加強型方鋼管試件的軸壓試驗,平面內(nèi)受彎試驗以及平面外受

2、彎試驗的試件尺寸,加載方式,測點布置進行了介紹,從節(jié)點破壞現(xiàn)象,荷載-位移曲線以及節(jié)點域應變強度分布曲線三方面對試驗結果進行分析,并將連接方式,支、主管外邊長比值β以及加強板厚度對節(jié)點靜力性能的影響進行了討論。軸壓試驗研究結果表明:所有試件均發(fā)生主管側壁向外鼓凸與主管上表面凹陷;環(huán)口板加強型節(jié)點和墊板加強型節(jié)點分別還會發(fā)生墊板和環(huán)口板彎曲;隨著β值增大,同類型節(jié)點的屈服前剛度增大,極限荷載顯著增大,塑性性能減弱;小β值環(huán)口板加強型加強節(jié)

3、點極限荷載與墊板加強型節(jié)點相當且都大于普通型;大β值墊板加強型節(jié)點極限荷載最大,環(huán)口板加強型次之,普通型最小。平面內(nèi)受彎試驗結果表明:環(huán)口板加強型節(jié)點隨著板厚的增大,極限承載力增大,極限變形增大,延性提高,初始抗壓剛度增大;墊板加強型節(jié)點隨著板厚的增大,極限承載力下降,極限變形減小,延性下降,初始抗壓剛度增大。平面外受彎試驗結果表明:初始剛度,墊板加強型試件最好,環(huán)口板加強型次之,普通型最差;試件的初始抗彎剛度和極限承載力隨著β的增大而

4、提高;延性隨著β的增大而減弱;支管的變形隨著β的增大而增大;板厚對試件的抗彎剛度和極限承載力的影響不明顯。
　　以試驗結果為依托,本文運用有限元分析軟件 Abaqus,通過調(diào)整邊界條件和網(wǎng)格劃分方法,采取位移加載作為加載方式,對環(huán)口板加強型和墊板加強型方鋼管試件進行有限元模擬,并將模擬結果與試驗結果進行對比分析。對比分析結果表明:破壞現(xiàn)象和加載端荷載-位移曲線的有限元計算結果與試驗結果相近,由此推斷由Abaqus建立的有限元計算模

5、型具有良好的適應性,可以作為參數(shù)分析的基礎。
　　為研究不同幾何參數(shù)對環(huán)口板加強型和墊板加強型方鋼管節(jié)點極限承載力的影響情況,本文在適應性分析結果良好的有限元計算模型基礎上,分析了支/主管外邊長比β為0.3、0.6、0.9,加強板厚度與主管壁厚之比λ為1.5、2.0、2.5、3.0,加強板長度與支管邊長之比Δ為1.0、1.5、2.0、2.5時環(huán)口板加強型和墊板加強型方鋼管節(jié)點的靜力性能,通過對96個軸壓試件,96個平面內(nèi)受彎試件,

6、96個平面外受彎試件進行模擬,并對模擬結果進行對比分析。對比分析結果表明:節(jié)點極限承載力隨著β的增大而增大,λ和Δ對節(jié)點極限承載力的影響具有階段性,只有通過適當?shù)慕M合,其效果才能體現(xiàn)出來。工程建議:軸壓節(jié)點β較小時,Δ宜小于2.5,且λ建議取值大于2,β較大時,建議通過提高板長來提高節(jié)點抗壓極限承載力,此時板厚對及極限承載力影響較小;平面內(nèi)受彎節(jié)點β較小時可以通過提高Δ來提高節(jié)點抗壓極限承載力,且λ建議取值大于2,非小β時,Δ建議取2~