交叉焊縫對(duì)鋼管桁架相貫節(jié)點(diǎn)區(qū)域應(yīng)力和變形的影響(可編輯)

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1、交叉焊縫對(duì)鋼管桁架相貫節(jié)點(diǎn)區(qū)域應(yīng)力和變形的影響第十脯仝囤現(xiàn)代結(jié)構(gòu)I程學(xué)術(shù)研討臺(tái)交叉焊縫對(duì)鋼管桁架相貫節(jié)點(diǎn)區(qū)域應(yīng)力和變形的影響李林，崔佳，吳雪峰，周淑容，彭敏iⅨ^±$IⅧ-■＆4∞。4"提要：重慶南山植物固展覽溫室空問(wèn)鋼管桁架的節(jié)點(diǎn)均為相貫連接．但是此管桁絮的相貫節(jié)點(diǎn)將主管的拼接焊縫與主主管連接的相貫焊縫部設(shè)置在節(jié)點(diǎn)區(qū)域，遺成T焊縫的i體室叉，這不符臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造原則。為考察此類節(jié)點(diǎn)的受力性能，進(jìn)行了j個(gè)典型節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)．對(duì)交叉焊縫對(duì)節(jié)點(diǎn)區(qū)域應(yīng)力和變形的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：空X焊縫部位m向受拉-變形受到限制。節(jié)點(diǎn)區(qū)域心力分布復(fù)雜，存在麻力集中，節(jié)點(diǎn)口櫥一s戍力較凸側(cè)增加快。翹詞：鋼管

2、桁架，節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)，空i焊縫，應(yīng)力分布一、引言目前．空間鋼管桁架結(jié)構(gòu)因其受力合理．構(gòu)造簡(jiǎn)潔，造型優(yōu)美，已越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于會(huì)展中心、體育館、航站樓等大型民用和工業(yè)建筑中。2003年重慶市政府決定在南山植物園修建展覽溫室，該展覽溫室工程采用典型的空間鋼管桁架拱結(jié)構(gòu)…。管桁架的節(jié)點(diǎn)均為豐日貫連接．但在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)．主管的拼接焊縫被設(shè)置在節(jié)點(diǎn)區(qū)域．造成支管與主管連接的相貫焊縫與主管的拼接焊縫交叉，形成了立體交叉焊縫見(jiàn)圖l。交叉焊縫由于反復(fù)受熱，焊接殘余應(yīng)力較大．增加了節(jié)點(diǎn)脆斷傾向，此部位也正是形成和發(fā)展疲勞裂紋最叉和在一娃集中大量焊縫…。同樣，大于60mm的孔來(lái)避免焊縫的立體交叉”1。因此，為了了解交叉

3、焊縫對(duì)相貫節(jié)點(diǎn)性能的不利影響．特對(duì)該類節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)研究?！畢R]闌一圍I南山檀物園展覽溫室空間相貫節(jié)點(diǎn)固資助項(xiàng)目：“2I】I程”j塒建設(shè)項(xiàng)口編號(hào)：S-09105I業(yè)建筑2010增刊第十屆全困現(xiàn)代結(jié)構(gòu)T程學(xué)術(shù)研討會(huì)二、試驗(yàn)概況一試件設(shè)計(jì)試驗(yàn)所采用的3個(gè)試件均按照重慶南lJJ植物園展覽溫室主體工程的典型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，截面及幾何尺寸完全相同見(jiàn)圖2，編號(hào)分別為JD一1、JD．2和JD．3。試件的主管拼接焊縫采用單邊坡口對(duì)接焊，支管與主管間的連接焊縫采用角焊縫。為了保證主管拼接焊縫能熔透，在主管內(nèi)加設(shè)60mm寬襯管。為使破壞在節(jié)點(diǎn)區(qū)域發(fā)生，對(duì)試件做了特殊的邊界約束處理。同時(shí)，為了滿足試驗(yàn)加載的要求

4、，在支管與主管端頭均設(shè)置了與千斤頂或作動(dòng)器連接的端板和相應(yīng)的加勁肋。＼L一‖遼-／j支管飛18。碼6囂＼‘74。Ⅳ警翁＼一’_一主管／自i68x6-5量li!!上＼一廠1]I，11圖2試件圖二試件材料性能平均值302．2N／mm2。三試驗(yàn)加載裝置及加載制度試驗(yàn)加載裝置見(jiàn)圖3。根據(jù)節(jié)點(diǎn)在實(shí)際工程中的受力情況，主管處豎向施加壓力，支管處水平方向施加拉力。豎向壓力由150t液壓千斤頂施加，水平拉力由50t作動(dòng)器施加。試件上端用轉(zhuǎn)動(dòng)鋼鉸與豎向千斤頂連接，下端通過(guò)端頭平板直接放在地面上，然后用壓梁固定。在千斤頂、作動(dòng)器與試件之間放置應(yīng)變傳感器，整個(gè)加載過(guò)程都是基于傳感器的應(yīng)變通過(guò)靜態(tài)電阻應(yīng)變儀控制加載

5、力的大小。1096工業(yè)建筑2010增刊第十屆全囝現(xiàn)代結(jié)構(gòu)丁程學(xué)術(shù)研討會(huì)反力架圖3試驗(yàn)加載裝置圖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)。加載時(shí)按豎向壓力P與水平拉力H之比為4：l即P：H4：1的加載比例進(jìn)行等比例加載。當(dāng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入塑性變形階段后以百分表讀數(shù)的增量判定，撤去變形測(cè)量裝置，繼續(xù)按該比例加載，直至試件破壞。四測(cè)試內(nèi)容測(cè)試內(nèi)容為每級(jí)荷載作用下節(jié)點(diǎn)區(qū)域測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變。通過(guò)應(yīng)變與應(yīng)力的對(duì)應(yīng)關(guān)系得出應(yīng)力的分布情況。由于靠近主管焊縫及支管與主管交匯處的節(jié)點(diǎn)區(qū)域受力復(fù)雜，因此布置了三向應(yīng)變花。每個(gè)試件布置了16個(gè)應(yīng)變花．各測(cè)點(diǎn)的具體位置見(jiàn)圖4。I71l5lL衛(wèi)圖4節(jié)點(diǎn)區(qū)域應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置圖試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析一節(jié)點(diǎn)區(qū)域荷載

6、．應(yīng)變曲線節(jié)點(diǎn)區(qū)域應(yīng)變花的測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖4。由于節(jié)點(diǎn)前后側(cè)測(cè)點(diǎn)關(guān)于主、支管軸線組成的平面呈對(duì)稱布置，工業(yè)建筑2010增刊1097第十屆全國(guó)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)同時(shí)節(jié)點(diǎn)上下側(cè)測(cè)點(diǎn)關(guān)于環(huán)向?qū)雍缚p與支管軸線組成的平面呈對(duì)稱布置，所以將對(duì)稱位置的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)作平均處理后只列一側(cè)測(cè)點(diǎn)的荷載一應(yīng)變曲線。圖5列出了JD．1中代表性測(cè)點(diǎn)應(yīng)變花的荷載一應(yīng)變曲線。其中，編號(hào)“宰‖’中的第一個(gè)數(shù)字代表測(cè)點(diǎn)的編號(hào)，后一位數(shù)字分別代表應(yīng)變花的3個(gè)方向，如“1”代表平行于主管軸線方向，‘‘2”代表與主管軸線呈45。方向，“3”代表與主管軸線垂直方向。aJD-1測(cè)點(diǎn)1的P1￡曲線bJ曠1測(cè)點(diǎn)2的P?！昵€cJD-1測(cè)點(diǎn)3的

7、P。￡曲線dJD-1測(cè)點(diǎn)4的P。e曲線eJD_1測(cè)點(diǎn)5的P?！昵€fJD-1測(cè)點(diǎn)7的P?！昵€圖5JD-1荷載一應(yīng)變P―e曲線從圖5中可以看出，當(dāng)豎向荷載小于540kN時(shí)，各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變都單調(diào)緩慢增加，均沒(méi)有超過(guò)屈服應(yīng)變荷載一應(yīng)變曲線出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)。當(dāng)豎向荷載達(dá)到800kN時(shí)，從圖中可以看出測(cè)點(diǎn)4、5和7的應(yīng)變都已超過(guò)屈服應(yīng)變，而位于交叉焊縫附近的測(cè)點(diǎn)l一3的應(yīng)變卻沒(méi)有超過(guò)屈服應(yīng)變，說(shuō)明由于交叉焊縫部位處于雙向受