鋼管結(jié)構(gòu)具有造形美觀、結(jié)構(gòu)輕巧、力學(xué)性能獨(dú)特等優(yōu)點(diǎn),在國內(nèi)外結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域獲得了廣泛的發(fā)展應(yīng)用。其中節(jié)點(diǎn)設(shè)計是鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵點(diǎn)之一。目前鋼管結(jié)構(gòu)常用的節(jié)點(diǎn)形式為相貫節(jié)點(diǎn),但在實際工程中相貫節(jié)點(diǎn)形式眾多,其構(gòu)造和受力情況存在較大差異,很多超出了現(xiàn)行國家規(guī)范有關(guān)條文的范疇。所以,進(jìn)一步研究該類相貫節(jié)點(diǎn)的工作性能來指導(dǎo)工程實踐具有重要的意義。本文以山西平魯輸煤棧橋工程為背景,采用試驗方法和有限元方法對帶環(huán)板的相貫節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了研究,為設(shè)計提供依據(jù)。首先,針對山西平魯輸煤棧橋管桁架中下弦節(jié)點(diǎn),選取3類典型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行靜載足尺試驗,對試驗節(jié)點(diǎn)和加載裝置進(jìn)行設(shè)計,制定加載方案及測點(diǎn)布置方案,并對節(jié)點(diǎn)加載過程中的應(yīng)力發(fā)展、變形過程和破壞模式進(jìn)行分析,通過加載試驗得出節(jié)點(diǎn)的極限承載力。其次,運(yùn)用ABAQUS有限元分析軟件,考慮材料非線性和幾何非線性,嚴(yán)格按照實際試驗的加載制度及過程對節(jié)點(diǎn)有限元模型分步加載,從應(yīng)力、應(yīng)變和位移三方面對鋼管相貫節(jié)點(diǎn)進(jìn)行彈塑性分析。揭示節(jié)點(diǎn)的受力性能、塑性區(qū)的擴(kuò)展和節(jié)點(diǎn)區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變分布情況。并將有限元分析結(jié)果與實驗結(jié)果進(jìn)行對比。最后,由上述實驗研究和數(shù)值模擬,對節(jié)點(diǎn)的承載能力做出評估,確定節(jié)點(diǎn)區(qū)域的薄弱部位,提出相應(yīng)加強(qiáng)措施,并同時驗證有限元分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和計算方法的可行性。本文對帶外環(huán)板相貫節(jié)點(diǎn)的承載力性能進(jìn)行了研究,得到的實驗結(jié)果和運(yùn)用的分析方法對于同類工程結(jié)構(gòu)有一定的參考價值。
【學(xué)位單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U446.1;U448.18
【部分圖文】：

它不僅能在場外預(yù)制，而且還能把鋼板擠壓成半球后，將兩個擠壓好半球焊接組合成球，不需要太復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計。由于它是球狀結(jié)構(gòu)，可以保證任何空間方向的一致性，這就使得它能適應(yīng)于任何情況下不同方向桿件的受力連接，并且保持節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性。缺點(diǎn)是所有的節(jié)點(diǎn)都要求焊接，使仰、立焊等情況不可避免的增多。需要我們保證焊接質(zhì)量，對于空間各個方向的施工準(zhǔn)確度要有精準(zhǔn)的控制。（2）螺栓球節(jié)點(diǎn)螺栓球節(jié)點(diǎn)（圖 1-2），它的組成包括螺栓、鋼球、銷子（螺釘）、套筒和錐頭或封板等零件，在球表面鉆有螺紋孔，要求與球面法線方向一致。在實際安裝操作時，把螺栓或封板通過焊接固定在鋼管桿件的兩端，把長形六角套筒套在伸出錐頭螺桿上，用銷子使得螺栓與套筒固定在一處，要求裝配時扭轉(zhuǎn)套筒，通過銷子使得螺栓一同扭轉(zhuǎn)，直到螺栓的頭部與錐頭相互緊致的在一起。節(jié)點(diǎn)若受壓力由套筒承擔(dān)，拉力由螺栓承擔(dān)。螺栓球節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)能夠預(yù)制生產(chǎn)、隨意調(diào)整結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀、外形美觀、重復(fù)拆裝方便。但此類節(jié)點(diǎn)抗彎性能較差。

它不僅能在場外預(yù)制，而且還能把鋼板擠壓成半球后，將兩個擠壓好半球焊接組合成球，不需要太復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計。由于它是球狀結(jié)構(gòu)，可以保證任何空間方向的一致性，這就使得它能適應(yīng)于任何情況下不同方向桿件的受力連接，并且保持節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性。缺點(diǎn)是所有的節(jié)點(diǎn)都要求焊接，使仰、立焊等情況不可避免的增多。需要我們保證焊接質(zhì)量，對于空間各個方向的施工準(zhǔn)確度要有精準(zhǔn)的控制。（2）螺栓球節(jié)點(diǎn)螺栓球節(jié)點(diǎn)（圖 1-2），它的組成包括螺栓、鋼球、銷子（螺釘）、套筒和錐頭或封板等零件，在球表面鉆有螺紋孔，要求與球面法線方向一致。在實際安裝操作時，把螺栓或封板通過焊接固定在鋼管桿件的兩端，把長形六角套筒套在伸出錐頭螺桿上，用銷子使得螺栓與套筒固定在一處，要求裝配時扭轉(zhuǎn)套筒，通過銷子使得螺栓一同扭轉(zhuǎn)，直到螺栓的頭部與錐頭相互緊致的在一起。節(jié)點(diǎn)若受壓力由套筒承擔(dān)，拉力由螺栓承擔(dān)。螺栓球節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)能夠預(yù)制生產(chǎn)、隨意調(diào)整結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀、外形美觀、重復(fù)拆裝方便。但此類節(jié)點(diǎn)抗彎性能較差。

作為球形空間類型的節(jié)點(diǎn)。包括我國各個地區(qū)普遍用到的樹形鑄鋼節(jié)點(diǎn)、鉸接鑄鋼節(jié)點(diǎn)及混合型鑄鋼節(jié)點(diǎn)等。此類型節(jié)點(diǎn)攻克了大跨度結(jié)構(gòu)中使用焊接球半徑過大的問題，擁有良好的實際應(yīng)用性和較大的設(shè)計自由度，但該節(jié)點(diǎn)存在的不足是受力不夠明確且耗鋼量較大。（6）鋼板節(jié)點(diǎn)鋼板節(jié)點(diǎn)由蓋板和十字外環(huán)板組成，在連接型鋼構(gòu)件中應(yīng)用廣泛，其類型可分為開槽連接、尖頭連接、扁頭連接。缺點(diǎn)是耗鋼量大，工作強(qiáng)度高，如今普遍使用較少。（7）相貫節(jié)點(diǎn)鋼管相貫節(jié)點(diǎn)（圖 1-4）又被稱直接焊接節(jié)點(diǎn)[2]。它把支管端部經(jīng)相貫線加工成相貫面后，緊密的焊接在主管的管壁上，這種操作省去了使用連接件。當(dāng)前采用計算機(jī)數(shù)控加工技術(shù)可以切割出任何形態(tài)的相貫線形態(tài)，使得相貫線的加工變的簡單。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2854181