双侧贯通板式节点有限元研究

• 作者: 姜俊铭 刘洪亮 陈桥生
• 来源期刊: 钢结构
• 关键词: 钢管混凝土柱 钢箱梁 双侧贯通板式节点 有限元 参数分析
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 科研|Research
• 页码范围: 31-38
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13206/j.gjgS21060801

摘要

常见单板抗剪节点是将一块抗剪连接钢板直接焊接在钢管表面,这种节点连接方式常会造成焊缝周边区域的应力集中,焊缝开裂也是此类节点常见的失效模式.为了实现钢管混凝土柱与钢箱梁的装配式抗剪连接,研究了一种双侧贯通板式节点.节点中,使用两块抗剪连接板分别平行放置于钢管柱两个相对的管壁上的预留槽口中.两贯通板位于钢管内的部分采用钢管内灌注的混凝土进行锚固,钢管外的贯通板部分则分别紧贴钢箱梁的两块腹板,通过高强螺栓将其与梁腹板连接起来.这种装配式连接的施工现场无焊接作业,安装简便,易操作.为此建立了节点有限元模型,并用节点试验结果验证了模型的有效性.在此基础上,采用有限元方法,对原试验节点的设计做了优化改进.通过详细的参数分析,研究了梁柱初始间隙、贯通板厚度、螺栓规格、螺栓孔布置等参数对节点的应力分布、变形特点、承载力、延性、破坏模式等节点性能的影响.研究表明:相比于贯通板上开椭圆形螺栓孔和使用穿芯螺栓,采用圆形螺栓孔和盲孔螺栓更有利于提高节点的承载力和延性;增大梁末端到钢管表面的初始间隙时,贯通板可以充分发挥其塑性变形能力,节点的转动能力会增强,但间隙过大时,板下部易发生受压屈曲,导致节点失效;增加板的厚度可以增强板的稳定性,提高节点的承载能力,但板的厚度不影响梁末端挤压到钢管表面时所转过的角度大小;螺栓的规格对节点整体的承载力和延性的影响很小,但其对节点的破坏模式的影响却很明显,当螺栓直径较小时易发生剪切破坏;螺栓的布置方式中,两列螺栓孔间过大的水平距离并不能明显改善贯通板的应力分布,边缘距离的增大使得板上的屈服区域充分扩展,增强了贯通板的塑性变形能力,节点的延性较其他节点明显增强,故建议使用五孔或四孔的双列或三列的布置方案,不宜采用单列螺栓孔布置方式.