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钢管混凝土结构具有很多优良的力学性能在工程中拥有广泛的应用,钢管混凝土柱节点作为结构传递荷载的枢纽,其处理效果的好坏是影响钢管混凝土结构工程应用的关键性问题。钢管混凝土结构节点形式较多,其中环梁节点因为具有很多优越性能而受到设计和施工单位的欢迎。目前,环梁式节点的研究主要集中于包括实验和有限元分析在内的性能研究,对其抗弯机理和抗弯承载力的研究较少,也未有统一的抗弯承载力设计公式,不便于指导工程设计。因此,对于环梁节点抗弯机理和抗弯承载力的研究具有重要意义。 本文首先借助ANSYS有限元软件建立了多组不同尺寸的环梁节点,通过有限元分析了节点在极限弯矩作用下环梁环筋、环梁箍筋及环梁混凝土的应力分布规律,研究了环梁节点的抗弯机理;然后根据环梁混凝土受压区应力分布规律,选取环梁隔离体推导了节点抗弯承载力计算公式;最后提出了一种改进的方形环梁节点制作方法,将其与环梁节点进行相关的比较,并推导了方形环梁节点的抗弯承载力设计公式。 研究结果表明:框架梁端弯矩由环梁自身扭矩以及环梁纵筋与环梁受压区混凝土形成的抵抗弯矩一起承担,并且框架梁宽度与钢管半径比值越大,抵抗弯矩和环梁扭矩都将越小,反之越大;弯矩作用下环梁最大受扭截面和环筋最大受力截面均在框架梁侧位置;方形环梁节点在弯矩作用下环筋受力更加均匀,比圆形环梁节点具有更高的承载能力。