• ISSN 0258-2724
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钢管混凝土风电塔架插板式节点的力学行为分析

闻洋,蔡俊青,陈明俊

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闻洋, 蔡俊青, 陈明俊. 钢管混凝土风电塔架插板式节点的力学行为分析[J]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 2020, 55(2): 332-342. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180273
引用本文: 闻洋, 蔡俊青, 陈明俊. 钢管混凝土风电塔架插板式节点的力学行为分析[J]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 2020, 55(2): 332-342.doi:10.3969/j.issn.0258-2724.20180273
WEN Yang, CAI Junqing, CHEN Mingjun. Mechanical Behavior of Intercalation Plate Joints of Concrete-Filled Steel Tubular Wind Turbine Tower[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(2): 332-342. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180273
Citation: WEN Yang, CAI Junqing, CHEN Mingjun. Mechanical Behavior of Intercalation Plate Joints of Concrete-Filled Steel Tubular Wind Turbine Tower[J].Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(2): 332-342.doi:10.3969/j.issn.0258-2724.20180273

钢管混凝土风电塔架插板式节点的力学行为分析

doi:10.3969/j.issn.0258-2724.20180273
基金项目:国家自然科学基金(51768056);内蒙古自然科学基金(2019MS05038)
详细信息
    作者简介:

    闻洋(1976—),男,教授,博士,研究方向为钢与混凝土组合结构,E-mail:wenyangalbert@163.com

  • 中图分类号:TU398

Mechanical Behavior of Intercalation Plate Joints of Concrete-Filled Steel Tubular Wind Turbine Tower

    • 摘要:为了掌握格构式钢管混凝土风电塔架插板式节点的受力性能,进行了4个插板式节点缩尺模型的静力试验,并在此基础上采用ABAQUS进行参数扩展的有限元非线性分析;通过节点板厚度和球柱高度的变化,对节点的节点板等效应力分布、锥台区等效应力分布等性能指标进行了分析. 研究结果表明:插板式节点的破坏形态可分为节点板屈曲破坏模式、包裹体滑移破坏模式和球柱剪切破坏模式,分别取决于节点板厚度、包裹体握裹力和球柱高度;节点板为节点的薄弱部位,随着节点板厚度和球柱高度的变化,其高应力区均集中在节点板下部与球柱相交处;假定腹杆不发生屈曲破坏,在球柱高度相同时,当节点板厚度 n≤ 12 mm时,节点承载力随着 n的增大而增加,当 n> 12 mm时,随着 n的增大,节点承载力增长幅度明显放缓;在节点板厚度相同时,当球柱高度 h≤ 90 mm时,节点承载力随着 h的增大而增加,当 h> 90 mm时,随着 h的增大,节点承载力增长幅度明显放缓;此类节点在实际工程设计使用时节点板厚度 n≤ 12 mm较为合理、球柱高度 h≤ 90 mm较为合理.

    • 图 1节点

      Figure 1.Joints

      图 2加载装置

      Figure 2.Test setup

      图 3试件破坏形态

      Figure 3.Failure patterns

      图 4节点板应变花布置

      Figure 4.Strain rosette arrangements of gusset plate

      图 5节点板等效应力分布曲线

      Figure 5.Equivalent stress distribution curves of the joint plate

      图 6锥台区应变花布置

      Figure 6.Strain rosette arrangements of cone area

      图 7锥台区等效应力分布曲线

      Figure 7.Equivalent stress distribution curves of the frustum wall

      图 8腹杆轴力-变形曲线对比

      Figure 8.Contrast about the axial force and the deformation curve of the ventral stem

      图 9承载力与节点板厚度关系曲线

      Figure 9.Relation of bearing capacity and the thickness of gusset plate

      图 10承载力与球柱高度关系

      Figure 10.Relation of bearing capacity and the height of sphere cylinder

      表 1试件几何参数

      Table 1.Geometrical parameters of specimens mm

      试件编号 塔柱截面 包裹体截面 腹杆截面(双支角钢) 球柱 节点板截面
      外径 壁厚 长度 外径 壁厚 长度 长度 直径 斜边
      JD-1 219 6 1 800 235 8 400 80 6 700 70 80 600 300 6
      JD-2 219 6 1 800 235 8 400 80 6 700 70 100 600 300 6
      JD-3 219 6 1 800 235 8 400 80 6 700 70 80 600 300 10
      JD-4 219 6 1 800 235 8 400 80 6 700 70 100 600 300 10
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      表 2钢材力学性能指标

      Table 2.Mechanical properties of steel

      构件 屈服强度
      fy/MPa
      极限强度
      fu/MPa
      弹性模量
      Es/GPa
      腹杆 258 462 192
      球柱 325 474 225
      节点板:n= 6 mm 294 478 196
      节点板:n= 10 mm 272 458 202
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      表 3试件极限承载力

      Table 3.Ultimate bearing capacity of specimen

      试件编号 试验承载力/kN 模拟承载力/kN 误差/%
      JD-1 218 235 7.8
      JD-2 228 249 9.2
      JD-3 282 309 9.2
      JD-4 294 321 8.9
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      表 4参数扩展分析

      Table 4.Parameter expansion analysis

      节点编号 n/mm h/mm 极限承载力/kN
      A-1 7 60 226.4
      A-2 7 70 245.4
      A-3 7 90 274.9
      A-4 7 110 288.5
      A-5 7 120 291.4
      B-1 8 60 255.3
      B-2 8 70 280.8
      B-3 8 90 308.7
      B-4 8 110 319.7
      B-5 8 120 322.6
      C-1 9 60 280.5
      C-2 9 70 304.2
      C-3 9 90 336.7
      C-4 9 110 344.3
      C-5 9 120 349.7
      D-1 12 60 343.4
      D-2 12 70 376.3
      D-3 12 90 409.7
      D-4 12 110 425.3
      D-5 12 120 431.6
      E-1 14 60 366.8
      E-2 14 70 389.6
      E-3 14 90 422.9
      E-4 14 110 440.7
      E-5 14 120 447.1
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    出版历程
    • 收稿日期:2018-05-22
    • 修回日期:2019-03-11
    • 网络出版日期:2019-03-21
    • 刊出日期:2020-04-01

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