钢管混凝土管节点疲劳试验研究

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1、第43卷第5期建筑结构Vol．43No．52013年3月上BuildingStructureMar．2013钢管混凝土管节点疲劳试验研究12刁砚，范文理(1西华大学建筑与土木工程学院，成都610039;2西南交通大学桥梁系，成都610031)［摘要］为深入研究钢管混凝土管节点的应力集中及疲劳性能，设计了钢管混凝土管节点的疲劳试验，并结合有限元的计算，对管节点的应力集中、疲劳裂纹的开裂源、裂纹扩展规律等疲劳相关特性进行了研究，对于变幅加载情况下的寿命进行了等效计算，并通过试验进行验证，在焊接接头良好的情况下，疲劳强度可达到较高的水平。［关键词］管节点;疲劳试

2、验;有限元;疲劳寿命中图分类号:TU392.3，U448.38文献标识码:A文章编号:1002-848X(2013)05-0045-03Experimentalresearchonfatigueoftubularjointsinconcrete-filledsteeltube12DiaoYan，FanWenli(1SchoolofArchitectureandCivilEngineering，XihuaUniversity，Chengdu610039，China;2DepartmentofBridgeEngineering，SouthwestJiaoton

3、gUniversity，Chengdu610031，China)Abstract:Forthefurtherresearchonthestressconcentrationandfatiguepropertyoftubularjointsinconcrete-filledsteeltube，andthefatiguetestwascarriedout，andthefiniteelementwasusedtostudythestressconcentration，crackingsourceoffatigue，theruleofcrackexpansiona

4、ndrelatedfeaturesoffatigue．Thelifeofchangedloadwascalculated．Theresultverifiesthatthefatiguestrengthcanachievehigherlevelsofperformanceiftheweldedjointsareinagoodcondition．Keywords:tubularjoint;fatiguetest;finiteelement;fatiguelife0引言近年来，随着理论研究的日益深入和新施工工艺的产生，钢管混凝土在结构性能和施工工艺上体现出来的众

5、多优点，使其广泛应用于建筑结构中。对钢管混凝土结构而言，节点是关键的承载部位，也［1-3］往往是整个结构的薄弱环节，但对其疲劳设计寿命的研究还相对滞后。为深入研究钢管混凝土管节点的应力集中及疲劳性能，本文设计了钢管混凝土管节点模型并开展图2钢管混凝土管节点疲劳试验了相应的疲劳试验。上半周通过全熔透坡口对接焊，焊接细节符合《建1试验及模型的设计筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81—2002)规定。试验模型设计了3个相同的三角形典型平面管管节点模型的几何参数和符号采用欧洲共同体桁架，上部为Y形节点，主管尺寸为406×10;支管于1981年在巴黎召开的“国际海上

6、用钢会议”中的尺寸均为203×8，其中斜支管净长度为2496mm;有关规定，见表1。耳管采用钢管尺寸为351×14的钢管混凝土加载，见图1。钢材采用Q345钢，主管与支管相贯线试验模型管节点几何参数表1几何参数β=d/Dγ=D/2Tτ=t/Tα=l/dθ参数值0.520.30.8011.1445°注:D为主管外径;T为主管壁厚;d为支管外径;t为支管壁厚;l为支管理论长度;θ为支管轴线与主管轴线间的夹角。管节点模型试验加载见图2，在耳管上对称加载，并在加载时进行相贯线焊趾附近的静应力分布测试。图1钢管混凝土管节点疲劳性能试验模型作者简介:刁砚，博士，讲

7、师，Email:dyy124@126．com。46建筑结构2013年2静力测试及应力集中系数研究3疲劳试验研究2.1管节点相贯线应变实测3.1疲劳寿命判断标准将主管相贯线按象限划分，如图3所示，左鞍点决定管节点的疲劳寿命，主要依照试验中疲劳至右鞍点为0°～180°，冠点焊趾正好位于90°。从循环加载次数N1，N2，N3的含义来表示。N1为可见实测结果(图4)可知，当按100，200，300，400kN的裂纹的荷载循环数。本试验取表面可见裂纹长度为荷载等级进行加载时，相贯线处最大应变位于冠点10mm时的周期数为N1的值。N2为裂纹穿透壁厚时附近。的荷载循环数

8、。在钢管混凝土节点中，因混凝土的约束作用制止了裂纹扩展，并且结构刚