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新型组合框架桥节点构造方法及受力性能的研究

作者:2017-10-05 00:32:22阅读:文章来源:

型钢混凝土(SRC)结构目前已成为很多建筑优先选用的结构形式之一。虽然目前国内外对型钢混凝结构的受力性能进行了大量的研究工作,但是对型钢混凝土结构节点的一些性能的研究仍存在很多的不足,有待进一步的探讨。对于SRC框架而言,节点是结构体系中的传力枢纽,节点剪切破坏是导致结构失稳、倒塌的重要原因之一,因此保证节点的安全可靠尤为重要。本文通过数值模拟和理论分析相结合的手段,对所提新型SRC框架桥节点的细部构造和受力性能进行了研究,并验证了试验。根据节点的构造特点,基于梁柱节点受力机理研究结果对其进行分析,并推导其抗剪计算过程,从数值上初步把握节点的抗剪原理;再通过有限元软件对节点进行建模分析,根据其应力应变的分布对型钢混凝土节点的受力性能等进行探讨分析;最后将研究结果应用于工程实例。主要内容如下:1、根据节点核心区理论,结合相关规范,基于型钢混凝土梁柱节点的受力机理进行研究,得出框架桥节点的抗剪承载力理论计算公式。2、通过有限元软件建立节点模型,分析了节点处腋角角度变化、腋角尺寸变化以及节点处斜筋直径大小对结构受力性能的影响,并进行了对比。发现腋角角度为artanl/2~artanl/3为最佳加腋角度,与已有钢筋混凝土结构结论相一致,加腋尺寸应根据实际框架桥跨度来进行设定,在型钢混凝土节点中,节点处斜筋直径的变化对节点承载能力的影响很小,可以忽略不计;通过改变型钢腹板厚度、混凝土强度等参数来分析对节点抗剪承载力的影响,得出混凝土及型钢的应力、应变分布情况和极限荷载。3、通过有限元分析得出考虑粘结滑移和不考虑粘结滑移对结构承载力的影响,分析了在不同混凝土强度、含钢量、配箍率等情况下,粘结滑移对型钢混凝土结构承载力的影响规律。结果表明含钢量和混凝土强度的增加对结构受力性能有不等幅度的提升,不同的是随着含钢率的增加,混凝土与型钢之间的粘结滑移也表现的越发明显;而提高混凝土的强度,粘结滑移对节点承载力的影响却变得越来越小;另外,一定的配箍率对于结构承载能力的影响不大,但是能很好的保证节点核心区型钢和混凝土之间的粘结滑移。合理选择一定的配箍率是很有必要的。4、本着研究内容来源于工程,研究结果应用于工程的原则,对实际工程中框架桥节点进行优化设置,并对型钢混凝土框架桥整体进行了分析,通过对型钢混凝土框架桥结构计算分析可以得出:在正常荷载作用下,框架桥各构件均满足承载力要求。并从经济效益和施工便利上与钢筋混凝土作了对比分析,得出新型组合框架桥有着巨大的优势。

  • 摘要3-5
  • Abstract5-10
  • 第一章 绪论10-17
  • 1.1 研究背景和意义10-12
  • 1.2 型钢混凝土框架节点研究现状12-14
  • 1.2.1 国外的研究现状12-13
  • 1.2.2 国内的研究现状13-14
  • 1.3 粘结滑移数值模拟现状14-15
  • 1.4 研究思路与主要内容15-17
  • 第二章 型钢混凝土框架节点的抗剪计算分析17-25
  • 2.1 节点受力机理17-18
  • 2.2 节点核心区总剪力的计算18
  • 2.3 常规型钢混凝土节点计算公式18-19
  • 2.4 型钢混凝土框架桥节点计算公式19-24
  • 2.5 本章小结24-25
  • 第三章 节点细部构造特性分析25-44
  • 3.1 概述25
  • 3.2 有限元分析基础25-30
  • 3.2.1 单元设置26-28
  • 3.2.2 本构关系28-29
  • 3.2.3 边界条件问题29
  • 3.2.4 计算收敛问题29-30
  • 3.3 腋角不同构造模型建立30-34
  • 3.3.1 模型的建立30-33
  • 3.3.2 边界条件及加载33-34
  • 3.4 节点的受力过程34-36
  • 3.5 腋角构造对节点承载力影响的对比分析36-38
  • 3.6 型钢腹板厚度对节点承载能力影响分析38-40
  • 3.7 混凝土强度对节点承载能力影响分析40-42
  • 3.8 本章小结42-44
  • 第四章 粘结滑移对型钢混凝土框架节点的影响分析44-51
  • 4.1 概述44
  • 4.2 框架节点模型数值模拟分析44-45
  • 4.2.1 模型建立44-45
  • 4.2.2 边界条件和加载45
  • 4.3 考虑粘结滑移时参数变化对型钢混凝土节点极限承载力的影响45-49
  • 4.4 本章小结49-51
  • 第五章 工程实例应用51-67
  • 5.1 节点设计及构造51-52
  • 5.2 工程及地理水文条件概况52-55
  • 5.2.1 工程概况52-53
  • 5.2.2 地理概况53-54
  • 5.2.3 水文地质条件54
  • 5.2.4 地基抗震设计54-55
  • 5.3 荷载的计算55-58
  • 5.3.1 恒载计算55-56
  • 5.3.2 活载计算56-57
  • 5.3.3 土体的弹性刚度计算57-58
  • 5.4 结构分析58-65
  • 5.4.1 荷载工况58-59
  • 5.4.2 结构内力59
  • 5.4.3 验算结构配筋59-63
  • 5.4.4 框架桥配筋图63-65
  • 5.5 效益与优势分析65-66
  • 5.6 本章小结66-67
  • 第六章 结论与展望67-69
  • 6.1 结论67-68
  • 6.2 展望68-69
  • 参考文献69-74
  • 在学期间的研究成果74-75
  • 致谢75

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