钢管混凝土柱-钢箱梁连接节点受力性能有限元分析

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shizelinli
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节点是结构中连接梁柱构件的重要受力部位,能有效的将梁内力传递给柱构件,其设计方法、构造措施和受力性能将直接影响结构整体的工作性能。目前关于钢管混凝土柱-钢梁节点连接形式的研究存在一定局限性,研究主要集中于钢管混凝土柱-H型钢梁连接节点,且多集中于传统的普通框架梁柱节点,节点尺寸相对较小,传统的节点连接形式较为单一,随着结构体系复杂程度和承受荷载的增加,单一的节点连接方式已经不能满足结构传力的需求。地下空间结构是目前建筑结构领域的重要发展方向之一,随着地下结构设计跨度和高度的增加,对梁构件的需求逐步提高,在覆土荷载、路面荷载等重载作用下,梁截面尺寸往往非常大,同时需要采用箱梁提高构件的抗扭能力和抗弯承载力,由于以往对于钢管混凝土柱-箱型梁大型复杂节点的研究较少,大型复杂梁柱节点的设计成为组合结构在实际工程中应用的主要限制因素之一,因此,有必要研究大型钢管混凝土柱-钢箱梁节点的连接方式和受力机理。本文通过有限元模拟分析,研究了此类新型组合节点的静力性能,研究内容包括以下三个方面:(1)基于结构体系整体受力分析结果,选取结构体系中内力和应力最大处的典型关键节点,结合试验场地和试验条件等综合因素确定了关键节点的缩尺比例为1:5,并对缩尺节点进行了简化设计,确定了试验节点的详细尺寸和具体连接构造,确定了4点加载的试验方案,并制定试验的测量方案和加载制度,保证了试验的顺利实施。(2)采用有限元软件ABAQUS建立了钢管混凝土柱-钢箱梁组合节点的有限元模型,确定节点模型的材料设置参数、单元类型、网格划分以及加载方式。通过与已有试验结果进行对比,验证了有限元模型的正确性。在此基础上,选取了典型节点的设计参数,对典型节点进行了有限元模拟,分析了节点各部位应力状态,分析了典型节点的破坏模式。(3)利用有限元软件对钢管混凝土柱-钢箱梁组合节点进行了大量的参数分析,分析了钢材屈服强度、梁构件尺寸、环板尺寸、加劲肋尺寸、内隔板尺寸等参数对节点承载力和刚度的影响,分析各参数对节点传力机理和破坏模式的影响规律。研究表明:钢材屈服强度和梁截面参数是影响节点承载力的主要因素,加劲肋类型、加劲肋位置以及细部构造是影响节点刚度的主要因素。
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