海洋平台广泛采用管状结构,管节点在平台结构中承担着连接结构和传递载荷的作用。根据管件的所有轴线是否处于同一平面内,可将管节点分为平面管节点和空间管节点两类。
管节点分类
管状节点的不同几何形状种类。
- 英文名称
- tubular joint classification
- 所属学科
- 石油与天然气工程
交汇于节点的各撑杆轴线与弦杆轴线共处同一平面内,这类常见的管件连接有许多布置形式。基本形式有T型、Y型和K型3种,由这3种基本形式可以派生出各种形式的管节点(图1)。包括:①T型管节点(图1a)。撑杆与弦杆垂直。②Y型管节点(图1b)。撑杆与弦杆轴线夹角通常为30°~60°,当夹角为90°时,即为T型管节点。③K型管节点(图1c)。两撑杆与弦杆轴线夹角分别为30°~60°,可视为由两个Y型管节点组合而成。④TK型管节点(图1d)。T型与K型管节点的组合,三根撑杆交于弦杆的同一侧,其中一根与弦杆垂直,另两根与弦杆轴线分别夹角为30°~60°。⑤TY型管节点(图1e)。T型与Y型管节点的组合,弦杆一侧的二根撑杆中,一根与弦杆垂直,另一根与弦杆轴线夹角为30°~60°。⑥X型管节点(图f)。弦杆两侧的二根撑杆均与弦杆垂直,且两根撑杆的轴线共线,形成X形相交,也称十字形节点。
根据撑杆有无偏心及不同心度,可得到多种类型的管节点,通常可分为:①简单管节点。位于同一平面内,主要撑杆间没有搭接,没有节点板、隔板或加筋板的节点,称为简单管节点,其余均称为复杂管节点(图2)。②搭接管节点。两撑杆相互重叠焊在弦杆上的管节点,其撑杆弯矩不是重要的,部分轴向荷载通过共有的焊缝从一根撑杆直接传到另一根。③加强管节点。采取加强措施,如设置加强板、内外加强环、隔板等,以增强弦杆管壁刚度的管节点。④扩大管节点。弦杆或撑杆部分管段截面扩大,以改善节点的应力状况的管节点。⑤球形管节点。交于节点的各构件通过一个球形构造连接起来,这种节点称为球形节点。⑥直通杆节点。主要撑杆的厚度明显的大于次要撑杆,次要撑杆可当作搭接撑杆,也可将弦杆管壁或撑杆端部管壁加厚。
复杂管节点还有其他形式,例如密集节点、灌浆节点和铸钢节点等,因能大幅度降低应力集中系数而日益受到重视。
管件轴线不在同一平面内,常见的形式为TT型、KK型、XX型和TX型管节点(图3)。由于空间管节点受力十分复杂,工程中通常简化为平面管节点进行分析。进行管节点分类的目的是根据不同的形式选择不同的应力集中系数计算公式来确定应力大小。