圆钢管混凝土T型、Y型相贯节点热点应力研究

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钢管混凝土是在钢管内填混凝土而形成的一种组合材料。钢管内部填满了混凝土后钢管与混凝土共同工作,因为两者的泊松比不同,从而使之在工作时混凝土对钢管起到支撑作用,而钢管对混凝土起到了约束作用,从而使钢管混凝土作为一种新材料充分的发挥了二者的优势。自上世纪90年代以来,我国的钢管混凝土桥梁的发展十分迅速,修建了大量的钢管混凝土桥梁,其中最大的跨度已经达到了500多米,我国的钢管混凝土桥梁的建设水平已经达到了世界的领先水平。近年来,随着桥梁疲劳问题的体现、随着人们对桥梁认识的加深,钢管混凝土焊接节点作为结构的薄弱环节,逐渐被人们所重视,节点处的应力集中的问题成为了桥梁发展的关键。本文根据国内外学者对钢管混凝土节点问题的研究,通过试验研究和有限元分析的方法对圆钢管混凝土T型相贯节点进行了研究并使用有限元分析的方法对圆钢管混凝土Y型相贯节点进行了研究,研究的内容如下:(1)设计了1个空钢管和7个钢管混凝土试件进行了试验研究,对比分析了空钢管和钢管混凝土在节点位置的应力集中情况的不同,研究了钢管混凝土节点位置的应力集中情况及热点应力集中系数随着管径比、径厚比、壁厚比变化而变化的趋势;(2)通过ANSYS Workbench建立了有限元模型进行有限元分析,并将有限元分析的结果与试验研究的结果进行了对比,结果较为吻合,验证了模型的可靠性;(3)通过ANSYS Workbench对圆钢管混凝土T型节点和Y型节点进行了研究,研究了主管内填混凝土、管径比、径厚比、壁厚比对节点位置应力集中现象和热点应力集中系数的影响;(4)对已有的圆钢管混凝土T型节点的热点应力集中系数的计算公式进行了研究,并通过有限元分析的结果提出了改进的热点应力集中折减系数的计算公式。
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