【摘 要】
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城市地下综合管廊(utility tunnel),简称综合管廊,其具有可将城市公用管线统一规划、管理与维护等优点,极大程度上避免了直埋管线、附挂等传统管网布置方法所带来的环境、噪声等污染,从而提高城市土地资源利用率与经济效益,成为了现代城市现代化建设的标志。综合管廊具有不可代替的优势,在我国城市化进程中发展迅速。虽然目前对综合管廊已经开展了很多研究工作,但对于角部连接节点的力学性能相关研究开展仍较
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城市地下综合管廊(utility tunnel),简称综合管廊,其具有可将城市公用管线统一规划、管理与维护等优点,极大程度上避免了直埋管线、附挂等传统管网布置方法所带来的环境、噪声等污染,从而提高城市土地资源利用率与经济效益,成为了现代城市现代化建设的标志。综合管廊具有不可代替的优势,在我国城市化进程中发展迅速。虽然目前对综合管廊已经开展了很多研究工作,但对于角部连接节点的力学性能相关研究开展仍较少。以实际综合管廊工程为研究背景,本文以角部节点为研究对象,将整体四舱室管廊框架模型进行工况计算,得到角部节点在各工况下的内力值,对现浇综合管廊角部节点进行设计,并开展了开口与闭口两个方向的拟静力加载试验,研究了顶板节点与底板两类节点在不同受力状态下的内力分布、裂缝开展、破坏形态,并提出了一种基于端板连接的装配式端板连接管廊角部节点,利用数值模拟的方法对现浇与装配式节点进行了对比分析,然后对装配式节点的连接部分进行了具体部件的参数化分析。主要结论如下:(1)对现浇综合管廊顶板角部连接节点与底板角部连接节点进行了开口与闭口方向的加载,试验结果表明,节点试件在开口方向加载到弹性阶段时,应变发展形式较为对称、变形量较小。在闭口方向下加载至试件破坏时,均呈现具有延性的受弯破坏模式,相较于底板节点试件,由于顶板节点进行了腋角的布置,试件均为腋角尺寸较短的一侧出现混凝土压溃破坏,并且顶板节点在力学性能上也优于底板节点,这表明腋角的设置可以在一定程度上提升节点整体承载能力与延性。(2)将现浇综合管廊底板角部节点拆分为两块板件,并利用端板连接形式进行全装配干式连接,提出了等强度装配式端板连接管廊角部节点设计流程,其中主要包括高强度螺栓、端板、钢结构连接件的设计,并对装配式节点连接部分弯矩-转角曲线进行了简化计算。(3)采用有限元分析软件Abaqus/CAE 2019对现浇综合管廊角部节点试验进行了相应的数值模拟,其模拟结果在试验现象与荷载特征值上吻合程度较高,说明了数值模拟的准确性,并利用计算弯矩-转角曲线验证了装配式节点连接部分设计的可靠性,提供了合理的建模方法。通过对比荷载-位移曲线与受力状态,可以认为设计的装配式节点具有半刚性的特征,在承载能力与现浇节点相近的情况下,其具有更好的变形性能,也表明了装配式角部节点设计的合理性。(4)对装配式角部节点的连接件部分进行了数值模型参数化分析,研究结果表明通过改变连接件厚度可转移塑性铰出铰位置,考虑到利用钢材优良的延性,设计时建议其厚度值可适当降低。刚性端板连接形式具有良好的整体工作性能,同时能分担连接件翼缘受力,设计时宜合理布置端板加劲肋。在螺栓预紧力值满足设计要求的情况下,提高预紧力值对节点力学性能贡献较小,建议一般采用M24螺栓进行构件拼接。
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