【摘 要】
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在工业建筑、大跨度公共场馆、海上平台和桥梁等结构中广泛应用的管结构具有较好的力学性能和美观的外形,该类结构通常采用相贯焊接的节点形式,但由于受力复杂节点往往成为结
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在工业建筑、大跨度公共场馆、海上平台和桥梁等结构中广泛应用的管结构具有较好的力学性能和美观的外形,该类结构通常采用相贯焊接的节点形式,但由于受力复杂节点往往成为结构的薄弱环节。在受力较大的钢管相贯节点的弦杆中填充混凝土后,核心混凝土对弦杆壁的支撑作用能够避免弦杆壁的受压凹陷变形,节点的强度、刚度和稳定性得以提高,耐疲劳性能也可得到改善。本文以有间隙的圆钢管混凝土-钢管相贯焊接K形节点(下文简称钢管混凝土K形节点)为研究对象,用有限元建模方法研究了此类节点在轴向荷载作用下的力学性能。本文具体进行了以下研究工作:(1)在合理选取材料本构关系模型和钢管与核心混凝土界面模型的基础上,建立了钢管混凝土K形节点的有限元分析模型,并采用其他研究者完成的试验数据进行验证,有限元模拟结果总体上与试验结果吻合良好。(2)基于数值模型,对圆钢管混凝土K形节点进行了参数分析,考察了:弦杆的径厚比、腹杆与弦杆的管径比、腹杆与弦杆壁厚比、弦杆轴力水平、核心混凝土强度、间隙和构造偏心等,对节点承载力和破坏形态的影响规律。归纳了钢管混凝土K形节点六种典型的破坏形态:弦杆壁受拉塑性失效、受压腹杆的局部屈曲、受拉腹杆接头弦杆壁的冲剪破坏、受拉腹杆焊缝的强度破坏、核心混凝土的局部承压破坏和弦杆的强度破坏。(3)通过研究钢管混凝土K形节点典型的荷载-变形全过程关系曲线的特征,考察了节点区域受力变形发展过程、应力应变分布情况以及钢管和混凝土相互作用等受力机理。(4)拟合了弦杆壁厚对节点承载力的影响系数,在选取了受压腹杆局部屈曲计算公式的基础上,提出与有限元计算结果相吻合的圆钢管混凝土K形节点承载力简化计算公式。
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