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方、圆钢管的径向刚度一般远远小于其轴向刚度,因此焊接方、圆钢管相贯节点在支管承受轴向循环荷载作用时,破坏部位一般位于节点相贯处的主管部位。为了提高主管的局部刚度,改善节点的受力性能,采用局部加厚节点相贯处主管壁厚的方法对方、圆钢管节点进行了加固。局部加厚主管壁厚不影响构件的外表美观,施工方便,应用性较强。结合试验测试与有限元数值模拟的方法主要进行了以下的研究工作:
(1)对未加固方、圆钢管T节点试件和加固的方、圆钢管T节点试件分别进行了低周往复荷载作用下的滞回性能测试,研究了T节点的受力性能和破坏模式。采用有限元软件,分别对未加固方、圆钢管T节点和加固方、圆钢管T节点进行了数值模拟,通过大量的参数分析,分析了加厚参数Tc(加厚厚度)和Lc(加厚长度)的取值对节点滞回性能的影响,给出了加厚参数的取值建议。
(2)对未加固和加固的完全叠接管节点进行了低周往复荷载作用下的滞回性能测试,研究了局部加厚完全叠接管节点相接支管的壁厚和在相接支管内部设置套管对整个节点构件滞回性能的影响。分析了节点的破坏模式,并采用有限元法,对试验结果进行了数值模拟。
(3) 利用有限元软件ANSYS,开发出来了采用实体单元模拟管节点的程序,可以方便的计算各种不同几何尺寸节点模型的承载力和滞回曲线。
通过实验测试和有限元数值模拟可以得出以下两个重要结论:
(1)对于T型方、圆钢管节点构件,局部加厚节点相贯处主管的壁厚可以有效的改善节点的滞回性能,同时能够使节点由焊缝的脆性断裂破坏转变为主管壁厚改变处的延性屈服破坏。
(2)对于完全叠接管节点,合理的加厚相接支管的壁厚,同时在相接支管内设置套管能够显著的改善节点在叠接支管承受轴向荷载作用下整个构件的滞回性能,但对于所研究的节点试件,其破坏模式带有明显的脆性破坏特征。