农业农村部规划设计研究院齐飞研究员等:日光温室平椭圆管骨架套筒螺钉拼接抗弯性能

为探明日光温室平椭圆管骨架套筒螺钉拼接节点力学性能，该研究对此类拼接节点进行了足尺力学试验研究和数值分析，为日光温室节点强度和刚度设计提供依据。研究首先确定了平椭圆管管材和螺钉本构关系，通过足尺试验和理论值计算比较验证数值分析模型，对5种常见平椭圆管截面、3种螺钉数量和4种拼接长度进行拼接节点工况组合，对60种工况进行数值模拟，根据节点达到极限强度的特征分析破坏机理，依据不同规格试件屈服前的弯矩、转角和初始弯曲刚度变化规律，构建拼接节点抗弯刚度K与拼接长度比L_s相互关系的表达式，并对表达式进行验证。

结果显示：拼接节点的破坏形式包括缩头顶受压破坏、螺钉孔破坏、螺钉孔和缩头顶同时破坏3种，相应的极限承载力差别较大，破坏机理不同，其中在缩头顶破坏时的承载力最大；拼接节点的转动刚度系数K_θ与拼接长度比L_s呈正相关；在3螺钉的情况下K_θ受截面高度H影响较小；在4、5螺钉的情况下当H小于75 mm时K_θ随H增加而降低，当H大于等于75 mm时，K_θ受H影响小。利用研究获得的“K-L_s”表达式对拼接节点进行数值分析，与试验结果相比，数值分析结果相较试验结果偏安全，且误差均方根约为10%。表达式可直接用于日光温室骨架钢结构整体强度和稳定性分析，相关方法可为其他类型节点抗弯刚度的研究提供借鉴。