K型钢管混凝土桁架节点的参数分析及力学性能研究

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钢管混凝土作为一种新型的结构具有承载能力高、塑性和韧性好、耐冲击和振动荷载、耐火和防腐蚀性能好、制作简单和施工方便,且经济性好,整体美观等特点。目前,国内外对钢管混凝土梁柱节点研究比较成熟,但对钢管混凝土桁架节点的研究较为少见,特别是钢管混凝土空间桁架节点在桥梁工程中的应用。因此,对钢管混凝土桁架节点的研究具有很重要的理论和实践意义。   本文以K型钢管混凝土桁架节点为研究对象,采用三维实体单元模拟钢管和混凝土,同时考虑到材料非线性、钢管与混凝土接触非线性以及几何非线性。主要开展了以下几个方面的研究工作:   (1)总结了国内外学者对钢管混凝土节点的研究内容和成果及其在工程实践中的应用。   (2)采用大型有限元软件ABAQUS建立了平面方形、圆形K型钢管混凝土桁架节点,讨论了在节点荷载作用下结构的应力分布、塑性发展、极限承载力和破坏模式。通过将钢管桁架节点和不同的灌注混凝土方式的钢管混凝土节点进行对比,对影响节点承载力的诸参数进行了详细分析,并总结了方形截面和圆形截面的钢管混凝土桁架节点的优缺点。根据参数和对比分析的结果得出几点结论,可为钢管混凝土桁架节点的设计提供参考依据。   (3)特别建立了钢管混凝土空间桁架K型节点,以模拟实际工程应用中的钢管混凝土桁架组合桥梁中桁梁节点。对不同的荷载工况下的节点应力分布和变形特征进行全过程分析,探讨了节点的工作机理和破坏模式。   (4)基于数值模拟的结果,为K型钢管混凝土桁架节点的设计提出了几点建议,供工程应用参考。  
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