环口板加固T型圆钢管节点受压承载力与滞回性能的试验研究

岳永生

摘要： 为了研究环口板加固对T型圆钢管节点的受压承载力与滞回性能的影响，制作了两组试件，每组试件分别有一个未加固T型和一个环口板加固型T型圆钢节点。第一组试件与第二组试件分别进行受压承载力试验与滞回试验。实验结果表明环口板加固节点的承载力与滞回性能分别好于未加固试件。

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.

关键词： T型圆钢管节点；环口板；承载力；滞回性能

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

中图分类号：TG262 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）13-0085-02

0 引言

钢管结构轻巧、美观，故在各种现在建筑中应用较多。在钢管结构中，节点部位有较大的应力集中，主管靠近节点部位较其它部位容易发生破坏，故管节点是钢管结构的薄弱环节，为了提高管节点的受压承载能力与滞回性能，需要对节点部分的主管进行加固。加固的方法有许多，文献[1]- [2]对内置插板对管节点承载力的影响进行了研究。主管外部加固有垫板加固与环口板加固，文献[3]对这方面加强的承载力进行了研究。文献[4]与[5]分别对T型方管节点与K型间隙方管节点进行了滞回性能研究。环口板加固是近几年刚刚兴起的新型加固方式，对它的研究国内很少。文献[6]对环口板加固节点进行了一定的研究，但研究的节点范围较少，故需进一步研究这种加固方法。

在试验研究中，对两组试件分别进行受压承载力与滞回性能试验研究。

1 试验装置

1.1 加固T节点几何图形

图1为加固T型钢管节点的几何构造。

1.2 试件外形与尺寸

图2为环口板加固T型管节点的形状与尺寸。

采用对比试验，第一组试件为受压承载力试验，第二组试件为滞回性能试验。两组试件分别有两个，一个为未加固T型圆钢管节点，一个为加固的T型圆钢管节点。第一组的未加固试件和加固试件与第二组的尺寸相同，其几何参数如表1所示。

1.3 试验装置与加载方式

使用实验室的万能试验机对试件施加荷载，图3为其试验的整体图像。为了对比，四个试件的边界条件相同，试验中四个试件加载方式与加载速率基本相同。

2 试验结果

2.1 试验过程及破坏现象

2.1.1 第一组试件试验

对一组试件进行受压承载力试验。

图4显示的是未加固试件的局部变形，在支管和主管的相贯线处主管发生局部屈曲，说明未加固试件的支管的轴向刚度大于主管在径向的剛度。

图5显示的是加固试件的局部变形，发现主管屈曲从支管与主管的交界处转移到环口板与主管的交界处。但主管的底部保持一条直线，没有太大的变形。

2.1.2 第二组试件试验

对第二组试件进行滞回性能试验。

在受压时的变形与第一组试件类似，在受拉时随着试验的位移不断加大，裂纹逐渐扩展，最终破坏形式如图6和图7。

2.2 试验结果与分析

结束试验后，提取试验数据， 未加固试件的极限承载力为128kN，加固试件的极限承载力为155 kN，加固试件比未加固试件承载力提高了21%，图8为未加固试件与加固试件的荷载P和端头位移u的滞回曲线。发现加固后试件曲线的总面积明显大于未加固试件曲线的总面积，所以加固试件的滞回性能明显好于未加固试件的滞回性能。

3 结论与展望

通过对两组试验测试，可以得到以下结论：①加固后试件的受压承载力明显大于未加固试件的受压承载力；②加固后的试件的滞回曲线的总面积明显大于未加固试件的总面积，故具有更好的滞回性能。

以上结论是通过两组试件比较试验得出的，对于环口板的尺寸大小对其受压承载力与滞回性能的影响，需更多的试验研究与有限元分析，这将在后续工作中继续研究。

参考文献：

[1]王阁， 张季超.内置加强板空间相贯圆钢管节点在广东科学中心工程中的应用研究[J].工业建筑，2007，37（10）：93-97.

[2]李涛，邵永波，张季超.内置横向插板加强型管节点静力强度研究[J].钢结构，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，陈鹏，王渊阳. T型方钢管节点滞回性能的试验研究[J].土木工程学报，2008，41（12）：8-13.

[5]武振宇，高洋.K型间隙方管节点滞回性能的有限元分析[J]. 低温建筑技术，2009，1：32-34.

[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.