• ISSN 0258-2724
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支主管夹角对X形圆钢管节点轴向传力的影响

赵必大 李克 刘成清 吴剑国

赵必大, 李克, 刘成清, 吴剑国. 支主管夹角对X形圆钢管节点轴向传力的影响[J]. 西南交通大学学报, 2021, 56(2): 282-288. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190041
引用本文: 赵必大, 李克, 刘成清, 吴剑国. 支主管夹角对X形圆钢管节点轴向传力的影响[J]. 西南交通大学学报, 2021, 56(2): 282-288. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190041
ZHAO Bida, LI Ke, LIU Chengqing, WU Jianguo. Effect of Brace-to-Chord Angle on Performance of Unstiffened Circular Hollow Section X-Joints under Brace Axial Force[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2021, 56(2): 282-288. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190041
Citation: ZHAO Bida, LI Ke, LIU Chengqing, WU Jianguo. Effect of Brace-to-Chord Angle on Performance of Unstiffened Circular Hollow Section X-Joints under Brace Axial Force[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2021, 56(2): 282-288. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190041

支主管夹角对X形圆钢管节点轴向传力的影响

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190041
基金项目: 国家自然科学基金(51778538);国家留学基金委项目(201707005100)
详细信息
    作者简介:

    赵必大(1976—),男,讲师,研究方向为钢结构和组合结构,E-mail:zhaobida@126.com

    通讯作者:

    刘成清(1976—),男,副教授,博士生导师,研究方向为工程结构动力学,E-mail:lcqjd@swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TU392.3

Effect of Brace-to-Chord Angle on Performance of Unstiffened Circular Hollow Section X-Joints under Brace Axial Force

  • 摘要: 为了研究支主管夹角对X形圆钢管相贯节点轴向受力性能的影响,进行相关试验来校验有限元模型,以有限元为手段分析了支主管夹角对X形节点在支管轴力作用下的传力特性和承载力的影响;根据有限元参数分析结果,对支主管夹角较小的节点的承载力提出了改进建议. 研究结果表明:节点试件的破坏模式为相贯线附近主管管壁局部屈曲;当支主管非正交但夹角大于60° 时,节点的传力特性与支主管正交节点的相近,符合Togo模型的假定,现行规范中的夹角正弦的倒数项能精准地反映夹角对节点承载力的影响;但当节点的支主管夹角小于45° 时,其传力特性与Togo模型的假定有较大的差异,夹角正弦的倒数也低估了支主管夹角对节点承载力的提高,对于夹角接近30° 的节点甚至低估了30%;因此建议当夹角小于45° 时,在规范已有的节点承载力计算式的基础上乘以修正系数.

     

  • 图 1  试件

    Figure 1.  Specimens

    图 2  试件加载装置

    Figure 2.  Test setup

    图 3  试件的位移计和应变片布置

    Figure 3.  Arrangement of displacement sensors and strain gage

    图 4  有限元和试验所得破坏模式对比

    Figure 4.  Failure modes (test and FE results)

    图 5  有限元和试验所得轴力-局部变形对比

    Figure 5.  Brace compression-local deformation comparison between test and FE results

    图 6  网格划分及单元序号分布

    Figure 6.  Grids division and unit number distribution

    图 7  支主管夹角对节点传力的影响

    Figure 7.  Effect of brace-to-chord angel on the load transfer under brace axial force

    图 8  支主管夹角对Pδ的影响

    Figure 8.  Effect of brace-to-chord angel on the Pδ

    图 9  支主管非正交对节点轴压承载力的影响

    Figure 9.  Effect of brace-to-chord non-perpendicularity on the capacity of CHS X-joints under brace compression

    图 10  主管轴应力对ηc的影响

    Figure 10.  Effect of chord axial stress on the ηc

    表  1  试件的几何特征

    Table  1.   Geometry of the specimen

    试件D/mmd/mmT/mmt/mmβγτθ/(°)
    XPA244.6202.88.06.80.8315.30.8590
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    表  2  钢管材性试验结果(平均值)

    Table  2.   Test results of steel tubing properties (average value)

    钢管直径(壁厚)/mmfy/MPafu/MPaE/GPaζ/%
    244.6(8.0)375.3545.120932.7
    202.8(6.8)372.1550.321331.3
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    表  3  θ对节点受压承载力的影响

    Table  3.   Effect of θ on the Puc

    项目90°75°60°45°30°
    Puc/kN 419.9 441.3 516.4 671.3 1013.2
    Pucsin θ/kN 419.9 426.3 447.2 474.7 506.6
    Pucsin θ/Puc90 1.00 1.01 1.06 1.13 1.21
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    表  4  θηt的影响

    Table  4.   Effect of θ on the ratio ηt

    D/mmfy/MPaβγθ/(°)Put/kNηt
    2453750.8315.375 901.11.04
    2453750.8315.3601016.41.05
    2453750.8315.3451291.31.09
    2453750.8315.3301860.51.12
    2503450.90 10.0752646.20.96
    2503450.90 20.0451491.10.98
    2503450.90 40.030 932.21.11
    2503450.70 10.0451891.71.12
    2503450.70 20.0301062.81.34
    2503450.70 40.075 107.61.03
    2503450.40 10.0301650.61.27
    2503450.40 20.075 202.91.01
    2503450.40 40.045 106.21.00
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-02-02
  • 修回日期:  2019-06-24
  • 网络出版日期:  2020-11-19
  • 刊出日期:  2021-04-15

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