矩形鋼管混凝土桁架節(jié)點極限承載力試驗與設計方法研究.pdf

1、該文在湖南省自然科學基金項目的資助下,對一種新型結構——矩形鋼管混凝土桁架的節(jié)點受力性能進行了研究,研究成果為中國《矩形鋼管混凝土結構技術規(guī)程》中矩形鋼管混凝土桁架設計條文的制定提供依據(jù),從理論和實用兩個方面解決了矩形鋼管混凝土桁架結構的關鍵技術難題.主要研究工作如下:作為國內的首次試驗,共完成了37個節(jié)點試驗,其中包括30個矩形鋼管混凝土桁架T、Y、X、K節(jié)點和7個矩形鋼管Y、X、K型節(jié)點承載力試驗研究.通過對比試驗,得到了填充混凝土

2、、節(jié)點幾何尺寸等參數(shù)對節(jié)點受力性能的影響規(guī)律.根據(jù)試驗結果,建立了適用于矩形鋼管混凝土桁架受壓節(jié)點承載力計算的矩形鋼管混凝土橫向局部承壓強度計算的簡化模型.簡化模型考慮了鋼管參與工作,管內混凝土局部承壓強度計算方法與中國混凝土結構設計規(guī)范保持一致.建立了矩形鋼管混凝土桁架節(jié)點非線性有限元分析模型.有限元模型中鋼管、管內混凝土和鋼管與混凝土界面分別采用殼單元、三維實體單元和接觸單元;鋼管和混凝土采用彈塑性本構模型,接觸面采用庫侖摩擦定律的

3、本構關系.非線性有限元模型計算結果與試驗結果吻合良好.基于試驗研究和非線性有限元數(shù)值計算,通過對矩形鋼管混凝土桁架節(jié)點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)點承載力計算的破壞模式和相應計算公式:①T、Y、X型受壓節(jié)點和K型受壓支管節(jié)點承載力按橫向局部承壓破壞模式進行計算.②T、Y、X型受拉節(jié)點支主管寬度比β<0.7時,按屈服線破壞模式計算;β→0.7按沖剪破壞和有效寬度破壞模式計算,取較小值.③給出了矩形鋼管混凝土K型節(jié)點的