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圆套圆中空夹层钢管混凝土T形节点静力性能研究

师璁  
【摘要】:中空夹层钢管混凝土(CFDST)是一种新型组合构件,其不仅继承了钢管混凝土的优良特性,还具有自重轻、抗弯性能好的优点。中空夹层钢管混凝土包括圆套圆和方套方等多种截面形式,其中圆形截面不仅力学性能优于方形与矩形截面,外型也更为简洁美观,我国的大型输电塔桁架结构中部分采用了圆套圆中空夹层钢管混凝土作为底部弦杆。相贯连接是圆钢管桁架中常用的节点形式,且节点性能直接影响桁架结构的安全可靠性,然而目前对圆套圆中空夹层钢管混凝土相贯节点的研究尚显不足。因此,对圆套圆中空夹层混凝土T形节点的力学性能进行研究,不仅有着重要的工程应用价值,还能弥补当前理论研究的不足。本文采用试验测定与理论模拟相结合的研究方法,对圆套圆中空夹层钢管混凝土T形节点的静力性能进行了系统的研究,主要进行了如下工作:(1)综述了圆中空夹层钢管混凝土构件的力学性能,以及圆钢管混凝土相贯节点的静力与动力性能的研究现状。(2)进行了2个弦杆为圆空钢管、2个弦杆为圆钢管混凝土和8个弦杆为圆套圆中空夹层钢管混凝土,共12个T形节点试件的静力性能试验,考察了腹弦杆外径比、弦杆轴压比和弦杆空心率对T形节点静力性能的影响,同时比较了弦杆为空钢管、钢管混凝土和中空夹层钢管混凝土的T形节点静力性能的差异。(3)利用大型通用软件ABAQUS建立了圆套圆中空夹层钢管混凝土T形节点的有限元模型,对试验试件在一次加载作用下的力学性能进行了模拟,模拟结果与试验结果基本一致。(4)利用验证后的有限元模型,系统分析了腹弦杆外径比、弦杆名义含钢率、弦杆空心率、弦杆长细比、弦杆轴压比、弦杆夹层混凝土强度、弦杆内钢管径厚比、腹杆钢管径厚比、腹杆钢管长径比和钢材屈服强度(弦杆内、外钢管和腹杆钢管)对圆套圆中空夹层钢管混凝土T形节点力学性能和工作机理的影响规律。


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