圓鋼管—圓鋼管混凝土焊接節(jié)點抗彎剛度和極限承載力研究.pdf

1、鋼管混凝土結構利用鋼管和混凝土兩者之間在受力過程中的相互作用，充分發(fā)揮了兩種材料各自的優(yōu)點，具有承載力高、塑性和韌性好、抗震性能優(yōu)越、施工方便等諸多優(yōu)點。近年來，在我國的高層建筑工程和大跨度橋梁工程中，鋼管混凝土組合結構已經(jīng)被廣泛應用。然而對圓鋼管混凝土焊接節(jié)點的抗彎剛度和極限承載力，目前尚缺乏了解和研究。本文在評述國內(nèi)外本課題相關領域研究現(xiàn)狀的基礎上，從試驗和理論兩個方面對這兩大主題進行了多方面的研究。主要內(nèi)容包括： ⑴對廣州

2、新電視塔的鋼管混凝土復雜節(jié)點在支管彎矩作用下的節(jié)點抗彎剛度和極限承載力進行了試驗研究，隨后對10個T型鋼管混凝土焊接節(jié)點在支管平面彎矩作用下的節(jié)點抗彎剛度進行了試驗研究，利用實體單元對節(jié)點試件進行有限元分析，并對節(jié)點抗彎性能進行了評價。對比空鋼管節(jié)點，鋼管混凝土節(jié)點在彎矩作用下的節(jié)點抗彎剛度和抗彎承載力有顯著的提高。在一定的幾何參數(shù)條件下，鋼管混凝土節(jié)點在直至相連支管達到屈服強度之前，可以作為全剛接抗彎節(jié)點看待。此章為后續(xù)章節(jié)的研究提供

3、了試驗基礎和比較依據(jù)，并校驗了有限元分析的適用性。 ⑵從對節(jié)點變形機理的描述入手，說明了節(jié)點局部抗彎剛度的定義。對鋼管混凝土節(jié)點抗彎剛度的影響參數(shù)進行了系統(tǒng)的分析研究。計算結果表明，管徑比、主管徑厚比對節(jié)點抗彎剛度有比較顯著的影響，而壁厚比的影響較??；主管內(nèi)填充混凝土能明顯提高節(jié)點抗彎剛度，但混凝土彈性模量的變化對節(jié)點抗彎剛度影響較小。運用多元回歸方法得到T型、Y型節(jié)點的抗彎剛度計算公式，定義K型間隙節(jié)點抗彎剛度減低系數(shù)，給出了

4、基于Y型節(jié)點的K型間隙節(jié)點的抗彎剛度計算公式。隨后針對Warren型鋼管混凝土桁架，計算節(jié)點抗彎剛度對其結構的內(nèi)力與變形的影響，計算結果表明采用全鉸接模型假定確定桿件軸力具有足夠的精確度；從偏于安全的角度，確定桿件的彎矩可采用全剛接模型，鋼管混凝土桁架中支管的內(nèi)力若要精確計算，應考慮節(jié)點抗彎剛度；結構整體撓度的計算可采用全鉸接模型。 ⑶通過對7個鋼管混凝土K型間隙節(jié)點的承載力試驗，考察鋼管混凝土節(jié)點的破壞模式和極限承載力。試驗結

5、果表明，與空鋼管節(jié)點相比，鋼管混凝土節(jié)點的受力性能、破壞模式有明顯的差異；鋼管混凝土節(jié)點的承載力有較為顯著的提高；鋼管混凝土節(jié)點在喪失承載力之前的宏觀變形特征不明顯。采用實體單元對7個完成試驗的鋼管混凝土K型間隙節(jié)點進行了破壞的全過程有限元數(shù)值模擬，通過與試驗數(shù)據(jù)的比較，證明采用通用有限元軟件對鋼管混凝土節(jié)點的極限承載力進行數(shù)值分析是可行的。提出了鋼管混凝土節(jié)點極限承載力的判定準則?？疾炝瞬煌吔鐥l件、加載方式以及應變強化等因素對于節(jié)點

6、極限承載力的影響，提出了具有較好適應性的有限元分析模型。 ⑷對鋼管混凝土K型間隙節(jié)點進行了大量的有限元計算，考察節(jié)點各個參數(shù)對鋼管混凝土焊接節(jié)點破壞模式和節(jié)點承載力的影響。計算結果表明，管徑比、主管徑厚比對于節(jié)點的承載能力有明顯的影響；間隙比和混凝土強度的變化對節(jié)點承載力影響較小。運用多元回歸方法得到了鋼管混凝土K型間隙節(jié)點的極限承載力公式，并與試驗數(shù)據(jù)進行了比較，結果表明公式具有較好的精度和可靠性，在此基礎上給出了T、Y型節(jié)點