環口板加固T型圓鋼管節點受壓承載力與滯回性能的試驗研究

岳永生

摘要： 為了研究環口板加固對T型圓鋼管節點的受壓承載力與滯回性能的影響，制作了兩組試件，每組試件分別有一個未加固T型和一個環口板加固型T型圓鋼節點。第一組試件與第二組試件分別進行受壓承載力試驗與滯回試驗。實驗結果表明環口板加固節點的承載力與滯回性能分別好于未加固試件。

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.

關鍵詞： T型圓鋼管節點；環口板；承載力；滯回性能

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

中圖分類號：TG262 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）13-0085-02

0 引言

鋼管結構輕巧、美觀，故在各種現在建筑中應用較多。在鋼管結構中，節點部位有較大的應力集中，主管靠近節點部位較其它部位容易發生破壞，故管節點是鋼管結構的薄弱環節，為了提高管節點的受壓承載能力與滯回性能，需要對節點部分的主管進行加固。加固的方法有許多，文獻[1]- [2]對內置插板對管節點承載力的影響進行了研究。主管外部加固有墊板加固與環口板加固，文獻[3]對這方面加強的承載力進行了研究。文獻[4]與[5]分別對T型方管節點與K型間隙方管節點進行了滯回性能研究。環口板加固是近幾年剛剛興起的新型加固方式，對它的研究國內很少。文獻[6]對環口板加固節點進行了一定的研究，但研究的節點范圍較少，故需進一步研究這種加固方法。

在試驗研究中，對兩組試件分別進行受壓承載力與滯回性能試驗研究。

1 試驗裝置

1.1 加固T節點幾何圖形

圖1為加固T型鋼管節點的幾何構造。

1.2 試件外形與尺寸

圖2為環口板加固T型管節點的形狀與尺寸。

采用對比試驗，第一組試件為受壓承載力試驗，第二組試件為滯回性能試驗。兩組試件分別有兩個，一個為未加固T型圓鋼管節點，一個為加固的T型圓鋼管節點。第一組的未加固試件和加固試件與第二組的尺寸相同，其幾何參數如表1所示。

1.3 試驗裝置與加載方式

使用實驗室的萬能試驗機對試件施加荷載，圖3為其試驗的整體圖像。為了對比，四個試件的邊界條件相同，試驗中四個試件加載方式與加載速率基本相同。

2 試驗結果

2.1 試驗過程及破壞現象

2.1.1 第一組試件試驗

對一組試件進行受壓承載力試驗。

圖4顯示的是未加固試件的局部變形，在支管和主管的相貫線處主管發生局部屈曲，說明未加固試件的支管的軸向剛度大于主管在徑向的剛度。

圖5顯示的是加固試件的局部變形，發現主管屈曲從支管與主管的交界處轉移到環口板與主管的交界處。但主管的底部保持一條直線，沒有太大的變形。

2.1.2 第二組試件試驗

對第二組試件進行滯回性能試驗。

在受壓時的變形與第一組試件類似，在受拉時隨著試驗的位移不斷加大，裂紋逐漸擴展，最終破壞形式如圖6和圖7。

2.2 試驗結果與分析

結束試驗后，提取試驗數據， 未加固試件的極限承載力為128kN，加固試件的極限承載力為155 kN，加固試件比未加固試件承載力提高了21%，圖8為未加固試件與加固試件的荷載P和端頭位移u的滯回曲線。發現加固后試件曲線的總面積明顯大于未加固試件曲線的總面積，所以加固試件的滯回性能明顯好于未加固試件的滯回性能。

3 結論與展望

通過對兩組試驗測試，可以得到以下結論：①加固后試件的受壓承載力明顯大于未加固試件的受壓承載力；②加固后的試件的滯回曲線的總面積明顯大于未加固試件的總面積，故具有更好的滯回性能。

以上結論是通過兩組試件比較試驗得出的，對于環口板的尺寸大小對其受壓承載力與滯回性能的影響，需更多的試驗研究與有限元分析，這將在后續工作中繼續研究。

參考文獻：

[1]王閣， 張季超.內置加強板空間相貫圓鋼管節點在廣東科學中心工程中的應用研究[J].工業建筑，2007，37（10）：93-97.

[2]李濤，邵永波，張季超.內置橫向插板加強型管節點靜力強度研究[J].鋼結構，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，陳鵬，王淵陽. T型方鋼管節點滯回性能的試驗研究[J].土木工程學報，2008，41（12）：8-13.

[5]武振宇，高洋.K型間隙方管節點滯回性能的有限元分析[J]. 低溫建筑技術，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.