X型带肋圆钢管相贯节点承载力与设计方法研究

摘要

本文为了解决X型圆钢管相贯节点支管传力路径中断，导致X型圆钢管相贯节点承载能力低的问题，提出了对X型圆钢管相贯节点加加劲板的加肋方法。以及为了研究X型带肋圆钢管相贯节点加劲板的设计问题，本文就节点的主次管轴向线夹角θ（30°≤θ≤90°）、圆支管外径与圆主管外径之比值β、支管壁厚与主管壁厚之比α以及加劲板的长与厚等参数，对22个X型圆钢管相贯节点和225个X型带肋圆钢管相贯节点利用有限元分析软件ANSYS进行了节点的弹塑性极限承载力分析，并对一个X型圆钢管相贯节点和一个X型带肋圆钢管相贯节点进行了试验研究用以验证有限元分析结果的准确性。通过对分析成果的总结得到了以下方面的成果:
　　1)在轴向压力作用下，X型圆钢管相贯节点与X型带肋圆钢管相贯节点的破坏模式不相同，X型圆钢管相贯节点的破坏模式多表现为主管的挤压破坏、而X型带肋圆钢管相贯节点的破坏模式多表现为节点的局部屈曲破坏。
　　2)在轴向压力作用下，X型带肋圆钢管相贯节点相比于X型圆钢管相贯节点的极限承载力的提高率随θ和β的变化而变化。
　　3)在轴向压力作用下，X型圆钢管相贯节点和X型带肋圆钢管相贯节点的极限承载力随β的变化规律为:β值越大极限承载力越大。
　　4)在轴向压力作用下，对提高X型圆钢管相贯节点的极限承载力作用大的X型带肋圆钢管相贯节点的最合理加劲板设计尺寸为δ≧1.4、0.875≦τ≦1。
　　5)在轴向压力作用下，加加劲板对X型圆钢管相贯节点极限承载力提高不大的节点为30°≦θ≦60°的节点。
　　本文对在轴向压力作用下的X型圆钢管相贯节点和X型带肋圆钢管相贯节点进行了系统的研究。得到的研究成果对X型钢管相贯节点的研究工作具有促进作用，本文对在轴向压力作用下的X型带肋圆钢管相贯节点的设计建议，对实际工程设计具有指导意义。

目录

摘要

1．1 引言

1．2 钢管相贯节点的形式

1．3 钢管相贯节点的破坏形式及加强措施

1．4 钢管相贯节点的研究现状

1．5 本文研究内容及意义

1．5．1 研究内容

1．5．2 研究意义

1．6 本章小结

2．1 引言

2．2 钢管相贯节点极限承载力的研究方法

2．2．1 理论分析方法

2．2．2 试验方法

2．3 本文的研究方法

2．3．1 有限元模型的建立

2．3．2 计算简图与边界条件

2．3．3 基本参数选取

2．3．4 求解设定及结果提取

2．4 钢管相贯节点极限承载力的判断准则

2．5 本章小结

3 轴向压力作用下X型圆钢管相贯节点的极限承载力

3．1 引言

3．2 节点数值计算参数说明

3．3 正交X型圆钢管相贯节点的极限承载力

3．4 斜交X型圆钢管相贯节点的极限承载力

3．5 X型圆钢管相贯节点极限承载力设计值理论计算

3．6 本章小结

4 轴向压力作用下X型带肋圆钢管相贯节点极限承载力

4．1 引言

4．2 数值计算参数的选用

4．3 节点设计

4．4 X型带肋圆钢管相贯节点的分析结果总结

4．5 本章小结

5．1 引言

5．2 试验设计

5．2．1 试验试件

5．2．2 计算简图与边界条件

5．2．3 加载步骤及测试内容

5．2．4 测点布置

5．3 试验结果

5．3．1 无加劲X型圆钢管相贯节点的实验结果

5．3．2 加劲肋X型圆钢管相贯节点的试验结果

5．4 试验结果与有限元分析结果的对比

5．5 本章小结

6 轴向压力作用下X型带肋圆钢管相贯节点加劲板的尺寸研究

6．1 引言

6．2 数值计算参数的选取

6．3 节点形式的选择

6．4．1 θ=90°时加劲板尺寸的设计

6．4．2 θ=90°时X型带肋圆钢管相贯节点的极限承载力

6．5 θ=60°时加劲板尺寸的改变对节点极限承载力的影响

6．6．2 θ=60°时X型带肋圆钢管相贯节点的极限承载力

6．6 θ=30°时加劲板尺寸的改变对节点极限承载力的影响

6．6．1 θ=30°时加劲板尺寸的设计

6．6．2 θ=30°时X型带肋圆钢管相贯节点的极限承载力

6．7 本章小结

7 轴向压力作用下X型带肋圆钢管相贯节点的设计建议

7．1 引言

7．2 X型带肋圆钢管相贯节点的设计建议

7．3 本章小结

8．1 结论

8．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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