環(huán)口板加固T型圓鋼管節(jié)點(diǎn)受壓承載力與滯回性能的試驗(yàn)研究

岳永生

摘要： 為了研究環(huán)口板加固對(duì)T型圓鋼管節(jié)點(diǎn)的受壓承載力與滯回性能的影響，制作了兩組試件，每組試件分別有一個(gè)未加固T型和一個(gè)環(huán)口板加固型T型圓鋼節(jié)點(diǎn)。第一組試件與第二組試件分別進(jìn)行受壓承載力試驗(yàn)與滯回試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明環(huán)口板加固節(jié)點(diǎn)的承載力與滯回性能分別好于未加固試件。

Abstract： In order to study the influence of bearing capacity and hysteretic behavior of ring plate reinforcement on the compression bearing capacity and hysteretic behavior of T type steel tubular joints， to making the two groups of specimens， specimens in each group often have a unreinforced T type and a ring plate reinforced T type circular steel tube joint. Both groups are all taking a compression bearing capacity test and hysteresis test. The experimental results show that the bearing capacity and hysteretic performance of the collar plate reinforced joints are respectively better than that of the unreinforced.

關(guān)鍵詞： T型圓鋼管節(jié)點(diǎn)；環(huán)口板；承載力；滯回性能

Key words： T circular steel tube joint；ring plate；bearing capacity；hysteretic behavior

中圖分類(lèi)號(hào)：TG262 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）13-0085-02

0 引言

鋼管結(jié)構(gòu)輕巧、美觀，故在各種現(xiàn)在建筑中應(yīng)用較多。在鋼管結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)部位有較大的應(yīng)力集中，主管靠近節(jié)點(diǎn)部位較其它部位容易發(fā)生破壞，故管節(jié)點(diǎn)是鋼管結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，為了提高管節(jié)點(diǎn)的受壓承載能力與滯回性能，需要對(duì)節(jié)點(diǎn)部分的主管進(jìn)行加固。加固的方法有許多，文獻(xiàn)[1]- [2]對(duì)內(nèi)置插板對(duì)管節(jié)點(diǎn)承載力的影響進(jìn)行了研究。主管外部加固有墊板加固與環(huán)口板加固，文獻(xiàn)[3]對(duì)這方面加強(qiáng)的承載力進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[4]與[5]分別對(duì)T型方管節(jié)點(diǎn)與K型間隙方管節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了滯回性能研究。環(huán)口板加固是近幾年剛剛興起的新型加固方式，對(duì)它的研究國(guó)內(nèi)很少。文獻(xiàn)[6]對(duì)環(huán)口板加固節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了一定的研究，但研究的節(jié)點(diǎn)范圍較少，故需進(jìn)一步研究這種加固方法。

在試驗(yàn)研究中，對(duì)兩組試件分別進(jìn)行受壓承載力與滯回性能試驗(yàn)研究。

1 試驗(yàn)裝置

1.1 加固T節(jié)點(diǎn)幾何圖形

圖1為加固T型鋼管節(jié)點(diǎn)的幾何構(gòu)造。

1.2 試件外形與尺寸

圖2為環(huán)口板加固T型管節(jié)點(diǎn)的形狀與尺寸。

采用對(duì)比試驗(yàn)，第一組試件為受壓承載力試驗(yàn)，第二組試件為滯回性能試驗(yàn)。兩組試件分別有兩個(gè)，一個(gè)為未加固T型圓鋼管節(jié)點(diǎn)，一個(gè)為加固的T型圓鋼管節(jié)點(diǎn)。第一組的未加固試件和加固試件與第二組的尺寸相同，其幾何參數(shù)如表1所示。

1.3 試驗(yàn)裝置與加載方式

使用實(shí)驗(yàn)室的萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)試件施加荷載，圖3為其試驗(yàn)的整體圖像。為了對(duì)比，四個(gè)試件的邊界條件相同，試驗(yàn)中四個(gè)試件加載方式與加載速率基本相同。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 試驗(yàn)過(guò)程及破壞現(xiàn)象

2.1.1 第一組試件試驗(yàn)

對(duì)一組試件進(jìn)行受壓承載力試驗(yàn)。

圖4顯示的是未加固試件的局部變形，在支管和主管的相貫線處主管發(fā)生局部屈曲，說(shuō)明未加固試件的支管的軸向剛度大于主管在徑向的剛度。

圖5顯示的是加固試件的局部變形，發(fā)現(xiàn)主管屈曲從支管與主管的交界處轉(zhuǎn)移到環(huán)口板與主管的交界處。但主管的底部保持一條直線，沒(méi)有太大的變形。

2.1.2 第二組試件試驗(yàn)

對(duì)第二組試件進(jìn)行滯回性能試驗(yàn)。

在受壓時(shí)的變形與第一組試件類(lèi)似，在受拉時(shí)隨著試驗(yàn)的位移不斷加大，裂紋逐漸擴(kuò)展，最終破壞形式如圖6和圖7。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

結(jié)束試驗(yàn)后，提取試驗(yàn)數(shù)據(jù)， 未加固試件的極限承載力為128kN，加固試件的極限承載力為155 kN，加固試件比未加固試件承載力提高了21%，圖8為未加固試件與加固試件的荷載P和端頭位移u的滯回曲線。發(fā)現(xiàn)加固后試件曲線的總面積明顯大于未加固試件曲線的總面積，所以加固試件的滯回性能明顯好于未加固試件的滯回性能。

3 結(jié)論與展望

通過(guò)對(duì)兩組試驗(yàn)測(cè)試，可以得到以下結(jié)論：①加固后試件的受壓承載力明顯大于未加固試件的受壓承載力；②加固后的試件的滯回曲線的總面積明顯大于未加固試件的總面積，故具有更好的滯回性能。

以上結(jié)論是通過(guò)兩組試件比較試驗(yàn)得出的，對(duì)于環(huán)口板的尺寸大小對(duì)其受壓承載力與滯回性能的影響，需更多的試驗(yàn)研究與有限元分析，這將在后續(xù)工作中繼續(xù)研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]王閣， 張季超.內(nèi)置加強(qiáng)板空間相貫圓鋼管節(jié)點(diǎn)在廣東科學(xué)中心工程中的應(yīng)用研究[J].工業(yè)建筑，2007，37（10）：93-97.

[2]李濤，邵永波，張季超.內(nèi)置橫向插板加強(qiáng)型管節(jié)點(diǎn)靜力強(qiáng)度研究[J].鋼結(jié)構(gòu)，2009，24（123）：25-29.

[3]Shao YB. Study on reinforcing methods for welded tubular joints structures[J]. Journal of Yantai University （Natural Science and Engineering Edition）， 2009， 22（4）： 312-320.

[4]武振宇，陳鵬，王淵陽(yáng). T型方鋼管節(jié)點(diǎn)滯回性能的試驗(yàn)研究[J].土木工程學(xué)報(bào)，2008，41（12）：8-13.

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[6]Van der Vegte GJ， Choo YS， Liang JX， Zettlemoyer N， Liew JYR. Static strength of T-joints reinforced with doubler or collar plates， II： numerical simulations[J]. Journal of Structural Engineering， ASCE， 2005， 131（1）： 129-139.