矩形鋼管混凝土桁架節(jié)點(diǎn)極限承載力試驗(yàn)與設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、該文在湖南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助下,對(duì)一種新型結(jié)構(gòu)——矩形鋼管混凝土桁架的節(jié)點(diǎn)受力性能進(jìn)行了研究,研究成果為中國(guó)《矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中矩形鋼管混凝土桁架設(shè)計(jì)條文的制定提供依據(jù),從理論和實(shí)用兩個(gè)方面解決了矩形鋼管混凝土桁架結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)難題.主要研究工作如下:作為國(guó)內(nèi)的首次試驗(yàn),共完成了37個(gè)節(jié)點(diǎn)試驗(yàn),其中包括30個(gè)矩形鋼管混凝土桁架T、Y、X、K節(jié)點(diǎn)和7個(gè)矩形鋼管Y、X、K型節(jié)點(diǎn)承載力試驗(yàn)研究.通過(guò)對(duì)比試驗(yàn),得到了填充混凝土

2、、節(jié)點(diǎn)幾何尺寸等參數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)受力性能的影響規(guī)律.根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,建立了適用于矩形鋼管混凝土桁架受壓節(jié)點(diǎn)承載力計(jì)算的矩形鋼管混凝土橫向局部承壓強(qiáng)度計(jì)算的簡(jiǎn)化模型.簡(jiǎn)化模型考慮了鋼管參與工作,管內(nèi)混凝土局部承壓強(qiáng)度計(jì)算方法與中國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范保持一致.建立了矩形鋼管混凝土桁架節(jié)點(diǎn)非線性有限元分析模型.有限元模型中鋼管、管內(nèi)混凝土和鋼管與混凝土界面分別采用殼單元、三維實(shí)體單元和接觸單元;鋼管和混凝土采用彈塑性本構(gòu)模型,接觸面采用庫(kù)侖摩擦定律的

3、本構(gòu)關(guān)系.非線性有限元模型計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好.基于試驗(yàn)研究和非線性有限元數(shù)值計(jì)算,通過(guò)對(duì)矩形鋼管混凝土桁架節(jié)點(diǎn)各種可能破壞模式的分析,提出了矩形鋼管混凝土桁架節(jié)點(diǎn)承載力計(jì)算的破壞模式和相應(yīng)計(jì)算公式:①T、Y、X型受壓節(jié)點(diǎn)和K型受壓支管節(jié)點(diǎn)承載力按橫向局部承壓破壞模式進(jìn)行計(jì)算.②T、Y、X型受拉節(jié)點(diǎn)支主管寬度比β<0.7時(shí),按屈服線破壞模式計(jì)算;β→0.7按沖剪破壞和有效寬度破壞模式計(jì)算,取較小值.③給出了矩形鋼管混凝土K型節(jié)點(diǎn)的