考虑节点局部柔度的焊接钢管静力分析

摘要

钢管结构因其质量轻;强度大;对风和海浪的摩阻系数小等性能被普遍应用在海洋石油平台导管架结构;大跨桥梁及高耸建筑中。实际工程中;通常将支管直接焊接到主管的外表面形成相贯节点;管节点中支管承受荷载时;支管将荷载沿径向传递到主管上;进而使得主管处于受弯状态。然而节点处主管的径向刚度远远小于支管的轴向刚度;在受载情况下主管壁将发生局部变形;这是因为局部柔度的影响;研究表明管节点局部柔度对结构的静力性能将产生重要影响;它将导致结构名义应力的重新分布;改变结构的变形;降低构件的临界荷载。
　　以往在对上述结构进行结构分析时;通常简化为完全刚接或者完全铰接的平面或三维框架进行计算;不考虑节点处的局部柔度;当采用完全刚接节点时所得的构件内力（包括轴力;剪力和弯矩）是偏小的;这在设计结构承载力及可靠度时是不安全的;当采用完全铰接节点时所得的位移又是偏大的;违背结构设计的经济性原则。因此在对非加固钢管结构的静力性能进行分析时考虑节点处的局部柔度是很有必要的。

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1 绪论

1.1引言

1.2圆钢管节点类型

1.3圆钢管相贯节点破坏形式

1.4国内外圆钢管相贯节点的研究现状

1.5本文的研究背景和研究内容及方法

2 焊接钢管结构简化有限元模型

2.1有限元方法的基本思路和解题步骤

2.2管节点局部柔度的定义

2.3平面焊接管结构考虑管节点局部柔度的简化分析模型

2.4空间钢管桁架结构考虑管节点局部柔度的简化分析模型

3 平面焊接管结构各计算方法的对比及参数分析

3.1平面钢管结构3-D有限元模型的建立

3.2完全刚接及考虑局部柔的平面钢管结构简化计算模型

3.3有限元模拟及两种简化计算方法求解结果的对比及参数分析

3.4本章小结

4 空间管桁架结构各计算方法的对比

4.1空间管桁架3-D有限元模型的建立

4.2考虑局部柔度的空间管桁架计算模型

4.3各计算方法所得空间管桁架模型的水平位移

4.4本章小结

5 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

附录 考虑节点局部柔度的平面钢管结构分析计算程序

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