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304不锈钢矩形管应变性能发展情况分析

来源:至德钢业 日期:2019-12-24 00:00:42 人气:568

  至德钢业通过应变测点监测不锈钢矩形管试件各部分的应变发展情况。以试件为例,给出了一侧杆件所有测点的荷载-应变曲线,如图所示,可见杆件受压区测点应变曲线与受拉区测点基本对称,这与测点按照杆件对称轴对称布置一致。在试验加载初期,不锈钢矩形管试件各部分均处于弹性阶段;随着荷载增加,杆件纯弯段上下翼缘处测点率先达到屈服应变,进入塑性;进一步增加荷载,杆件纯弯段腹板测点也达到屈服应变,至此,纯弯段杆件基本全截面屈服,试件达到极限荷载。此外,测点的应变水平始终较低,表明不锈钢矩形试件加载时中性轴位于该测点附近;测点全程受拉受压,原因是试件装配过程中杆件存在一定的扭转,但应力水平较低,可以忽略。提取各组不锈钢矩形管试件弹性阶段的抗弯刚度、受弯承载力以及测点在试件极限荷载下的应力值进行对比,分析不同参数对节点性能的影响。为便于比较,表中给出了各组试件相对于基本试件的抗弯刚度比及受弯承载力比。通过杆件纯弯段翼缘和腹板测点的应变水平,可判断杆件纯弯段截面的应力发展水平。


 对于A组、B组及C组不锈钢矩形试件,其螺栓规格分别是M24、M20和M16。由表可知,随着螺栓直径的减小,节点的抗弯刚度明显减小,受弯承载力亦显著降低。根据杆件测点应变结果,A组试件杆件已全截面屈服,B组杆件翼缘处屈服,腹板处测点仍处于弹性阶段,C组杆件全截面处于弹性阶段。说明B组与C组试件的失效原因并不是杆件达到其承载能力。根据其他各组试验结果,在B组与C组试件的极限荷载下,厚度25mm的杆件端板均未失效,B组与C组试件的失效原因是螺栓截面屈服(通过简单计算也可得到螺栓应力与材料屈服强度相当)。因此,通过螺栓拉压传递弯矩的该类节点,高强螺栓是最关键的部件,对该类节点的受弯承载力影响显著。


  A组、D组及E组不锈钢矩形管试件的端板厚度分别是25、20mm和16mm。随着端板厚度的减小,节点的抗弯刚度明显减小。A组和D组试件的受弯承载力基本接近,但E组试件的承载力明显降低。根据杆件测点应变结果可知,A组和D组试件的杆件已经全截面屈服,但E组试件的杆件尚未全截面屈服;对比其他各组试验结果可知,在E组试件的破坏荷载下,M24高强螺栓均未屈服;同时在E组试件的加载后期,杆件端板出现可见变形,因此,E组试件的承载力丧失是由端板失效引起。A组和F组试件端板距节点体距离分别是45mm和30mm。随着端板距节点距离的减小,节点抗弯刚度及受弯承载力都有一定的提高。其原因是该类节点的转动变形主要是由两个螺栓的拉压变形所提供,端板距节点体距离的减小意味着螺栓实际受力长度的减小,在荷载不变的情况下,螺栓的拉压变形减小,节点转动变形减小,从而导致节点抗弯刚度增大,这有利于提高节点的受弯性能。因此,设计该类节点时,在满足装配要求的前提下,应尽可能减小杆件端板距节点体的距离。


 由以上分析可知,浙江至德钢业有限公司装配式不锈钢矩形管在弯矩作用下的失效模式主要有杆件失效、螺栓失效及杆件端板失效三种。为充分发挥该类节点的受弯性能,设计时应尽可能避免螺栓失效和端板失效。对比A组、G组和H组试件,杆件开孔的G组与H组试件的初始抗弯刚度均稍大于A组试件,其原因是A组试件的杆件端板与节点体之间仅通过螺杆螺母连接,而G组与H组试件的杆件端板与节点体处于顶紧状态,增强了节点抵抗转动的能力。但是,G组与H组试件的受弯承载力、变形能力均低于A组试件,这是由于杆件开孔削弱了杆件的受弯承载力,而在保证螺栓、杆件端板强度的情况下,杆件承载力决定了试件承载力。此外,翼缘开孔的H组试件的受弯承载力低于腹板开孔的G组试件,原因是节点受弯时杆件翼缘开孔处为主要受力区域,对不锈钢矩形管受弯承载力影响较大,而腹板开孔位置位于杆件中性轴附近,受力较小,因此对杆件受弯承载力影响较小。


本文标签:不锈钢矩形管 

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