交叉焊缝对钢管桁架相贯节点区域应力和变形的影响(可编辑)

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1、交叉焊缝对钢管桁架相贯节点区域应力和变形的影响第十脯仝囤现代结构I程学术研讨台交叉焊缝对钢管桁架相贯节点区域应力和变形的影响李林，崔佳，吴雪峰，周淑容，彭敏iⅨ^±$IⅧ-■＆4∞。4"提要：重庆南山植物固展览温室空问钢管桁架的节点均为相贯连接．但是此管桁絮的相贯节点将主管的拼接焊缝与主主管连接的相贯焊缝部设置在节点区域，遗成T焊缝的i体室叉，这不符台钢结构的构造原则。为考察此类节点的受力性能，进行了j个典型节点的试验．对交叉焊缝对节点区域应力和变形的影响进行了试验研究。结果表明：空X焊缝部位m向受拉-变形受到限制。节点区域心力分布复杂，存在麻力集中，节点口橱一s戍力较凸侧增加快。翘词：钢管

2、桁架，节点试验，空i焊缝，应力分布一、引言目前．空间钢管桁架结构因其受力合理．构造简洁，造型优美，已越来越广泛地应用于会展中心、体育馆、航站楼等大型民用和工业建筑中。2003年重庆市政府决定在南山植物园修建展览温室，该展览温室工程采用典型的空间钢管桁架拱结构…。管桁架的节点均为丰日贯连接．但在节点设计时．主管的拼接焊缝被设置在节点区域．造成支管与主管连接的相贯焊缝与主管的拼接焊缝交叉，形成了立体交叉焊缝见图l。交叉焊缝由于反复受热，焊接残余应力较大．增加了节点脆断倾向，此部位也正是形成和发展疲劳裂纹最叉和在一娃集中大量焊缝…。同样，大于60mm的孔来避免焊缝的立体交叉”1。因此，为了了解交叉

3、焊缝对相贯节点性能的不利影响．特对该类节点进行了试验研究。‘汇]阑一围I南山檀物园展览温室空间相贯节点固资助项目：“2I】I程”j埘建设项口编号：S-09105I业建筑2010增刊第十届全困现代结构T程学术研讨会二、试验概况一试件设计试验所采用的3个试件均按照重庆南lJJ植物园展览温室主体工程的典型节点进行简化设计，截面及几何尺寸完全相同见图2，编号分别为JD一1、JD．2和JD．3。试件的主管拼接焊缝采用单边坡口对接焊，支管与主管间的连接焊缝采用角焊缝。为了保证主管拼接焊缝能熔透，在主管内加设60mm宽衬管。为使破坏在节点区域发生，对试件做了特殊的边界约束处理。同时，为了满足试验加载的要求

4、，在支管与主管端头均设置了与千斤顶或作动器连接的端板和相应的加劲肋。＼L一‖辽-／j支管飞18。码6嚣＼‘74。Ⅳ警翁＼一’_一主管／自i68x6-5量li!!上＼一厂1]I，11图2试件图二试件材料性能平均值302．2N／mm2。三试验加载装置及加载制度试验加载装置见图3。根据节点在实际工程中的受力情况，主管处竖向施加压力，支管处水平方向施加拉力。竖向压力由150t液压千斤顶施加，水平拉力由50t作动器施加。试件上端用转动钢铰与竖向千斤顶连接，下端通过端头平板直接放在地面上，然后用压梁固定。在千斤顶、作动器与试件之间放置应变传感器，整个加载过程都是基于传感器的应变通过静态电阻应变仪控制加载

5、力的大小。1096工业建筑2010增刊第十届全囝现代结构丁程学术研讨会反力架图3试验加载装置图计算机系统自动采集数据。加载时按竖向压力P与水平拉力H之比为4：l即P：H4：1的加载比例进行等比例加载。当节点进入塑性变形阶段后以百分表读数的增量判定，撤去变形测量装置，继续按该比例加载，直至试件破坏。四测试内容测试内容为每级荷载作用下节点区域测点的应变。通过应变与应力的对应关系得出应力的分布情况。由于靠近主管焊缝及支管与主管交汇处的节点区域受力复杂，因此布置了三向应变花。每个试件布置了16个应变花．各测点的具体位置见图4。I71l5lL卫图4节点区域应变测点布置图试验结果及数据分析一节点区域荷载

6、．应变曲线节点区域应变花的测点布置见图4。由于节点前后侧测点关于主、支管轴线组成的平面呈对称布置，工业建筑2010增刊1097第十届全国现代结构工程学术研讨会同时节点上下侧测点关于环向对接焊缝与支管轴线组成的平面呈对称布置，所以将对称位置的测点数据作平均处理后只列一侧测点的荷载一应变曲线。图5列出了JD．1中代表性测点应变花的荷载一应变曲线。其中，编号“宰‖’中的第一个数字代表测点的编号，后一位数字分别代表应变花的3个方向，如“1”代表平行于主管轴线方向，‘‘2”代表与主管轴线呈45。方向，“3”代表与主管轴线垂直方向。aJD-1测点1的P1￡曲线bJ旷1测点2的P。￡曲线cJD-1测点3的

7、P。￡曲线dJD-1测点4的P。e曲线eJD_1测点5的P。￡曲线fJD-1测点7的P。￡曲线图5JD-1荷载一应变P―e曲线从图5中可以看出，当竖向荷载小于540kN时，各测点的应变都单调缓慢增加，均没有超过屈服应变荷载一应变曲线出现明显拐点。当竖向荷载达到800kN时，从图中可以看出测点4、5和7的应变都已超过屈服应变，而位于交叉焊缝附近的测点l一3的应变却没有超过屈服应变，说明由于交叉焊缝部位处于双向受