【摘 要】
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钢管混凝土桁架结构受力简单,构造合理,在大跨度空间结构、超高层建筑、大跨度桥梁结构等工程中具有广阔应用前景。空心支主管受压时易发生局部屈曲和整体失稳,支主管受拉时,主支管连接焊缝易提早开裂,严重影响桁架结构安全。在支主管内填充普通混凝土可有效避免以上问题,但填充的普通混凝土无疑会增加结构自重,不利于桁架结构抗震和基础设计。为避免节点受压支主管屈曲失稳、连接焊缝过早开裂破坏、空心钢管节点承载力较低,
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钢管混凝土桁架结构受力简单,构造合理,在大跨度空间结构、超高层建筑、大跨度桥梁结构等工程中具有广阔应用前景。空心支主管受压时易发生局部屈曲和整体失稳,支主管受拉时,主支管连接焊缝易提早开裂,严重影响桁架结构安全。在支主管内填充普通混凝土可有效避免以上问题,但填充的普通混凝土无疑会增加结构自重,不利于桁架结构抗震和基础设计。为避免节点受压支主管屈曲失稳、连接焊缝过早开裂破坏、空心钢管节点承载力较低,又不过多增加结构自重,本文对采用高强钢的矩形支主管内均填充轻骨料混凝土的桁架X型节点进行试验、失效机理分析、断裂和屈服演化分析和有限元参数研究,研制了带局部加强构造的加劲X型节点构造,提出了加劲X型节点承载力计算式。本文主要研究内容如下:（1）对高强方钢管轻骨料混凝土X型节点进行了主管轴压静力加载试验,考察了支主管内浇灌轻骨料混凝土、支主管截面宽度比和支主管间设置的加劲板对X型节点破坏模式、承载力、节点区应力分布及演化等受力性能的影响。试验结果表明:灌浆节点的破坏模式为支主管焊缝开裂和加劲板与支管焊缝开裂,空心节点的破坏模式为主管壁屈曲和支主管焊缝开裂;支主管内填充的轻骨料混凝土有效防止了方管壁屈曲,其承载力较空心节点提高了24.6%;加劲板明显推迟了主管壁的屈服进程,显著提高了灌浆X形节点的承载力,加劲节点的承载力较基本型节点提高49.0%～127.5%。（2）采用盲孔法对空心X型节点进行了焊接残余应力测试,结果显示,焊接残余拉、压应力峰值分别位于支主管焊缝拐角处和对称中心,其值分别为0.16fy和-0.29fy。（3）采用ABAQUS软件对衍生加劲节点进行有限元参数研究,分析了主管宽厚比η、支主管轴线夹角α、支主管壁厚比τ、支管宽厚比γ等参数对节点承载力和破坏模式的影响。研究结果表明:节点屈服荷载、极限荷载随着支管宽厚比γ增大而增大;增大主管宽厚比η对增加节点承载力作用不大;节点承载力随支主管壁厚比τ增大而明显增大。（4）根据节点试验和数值模拟研究成果,提出高强方钢管轻骨料混凝土桁架加劲X型节点构造,推导了桁架加劲X型节点承载力计算式。
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