大跨度钢—混组合桁架节点静力性能试验研究

论文摘要

伴随钢-混凝土组合桁架结构体系在建筑领域的广阔前景,研究组合桁架节点的受力性能和破坏机理,进而研究组合桁架在整体受力环境中的力学性能,不仅有着重要的理论意义,而且具有一定的工程应用价值。本文以一种钢-混凝土组合桁架节点设计方案为研究对象,采用理论分析与试验研究相结合的方法考察了该节点受单调静力荷载作用下的受力性能,研究的主要内容有：（1）进行了三个钢-混凝土组合桁架节点单调静力破坏试验研究,考察了该类型节点的受力性能和典型破坏模式。试验结果显示,该类型节点具有良好的承载能力,并对其极限承载力进行了探讨。（2）采用有限元分析软件ABAQUS对钢-混凝土组合桁架节点在荷载作用下的受力全过程进行了模拟。运用ABAQUS软件中基于混凝土损伤塑性模型对钢-混凝土组合桁架节点进行了模拟分析,经过对比可知：理论计算结果与试验结果总体上吻合较好,说明了本文有限元分析模型的可靠性。（3）在试验研究和有限元分析的基础上进一步了解了节点的工作机理,明晰了钢-混凝土组合桁架节点的破坏模式及受力全过程中构件应力分布等微观机理,确定了该类型节点的极限承载力。（4）国内尚无此类型节点试验,本文为该类型结构进一步深入的试验和在实际工程中的运用提供了参考依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 论文背景
• 1.2.1 钢-混组合桁架梁在国内的发展形势
• 1.2.2 钢-混组合桁架梁在国内工程实际中的需求
• 1.2.3 钢-混组合桁架梁在国内外应用及研究现状
• 1.3 大型节点试验的研究方法
• 1.3.1 节点试验研究的必要性
• 1.3.2 已有土木工程结构试验研究方法
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 组合桁架节点静力破坏试验方案
• 2.1 引言
• 2.2 试验模型的设计与制作
• 2.2.1 试件设计
• 2.2.2 试件制作
• 2.2.3 试件材料力学参数
• 2.3 试验装置
• 2.3.1 试验加载及约束系统
• 2.4 试验量测方案
• 2.4.1 量测内容
• 2.4.2 应变测点布置
• 2.4.3 位移测点布置
• 2.5 加载制度
• 2.6 本章小结
• 第三章 组合桁架节点静力破坏试验过程及分析
• 3.1 引言
• 3.2 试验加载过程的难点
• 3.3 试验加载过程及分析
• 3.3.1 试件一加载破坏过程
• 3.3.2 试件二加载破坏过程
• 3.3.3 试件三加载破坏过程
• 3.4 试验观察典型破坏模式
• 3.5 试验结果分析
• 3.5.1 试件弦杆位移
• 3.5.2 试件弦杆混凝土应变
• 3.5.3 钢筋应变
• 3.5.4 钢腿应变
• 3.5.5 耳板应变
• 3.5.6 PBL连接件应变
• 3.6 本章小结
• 第四章 非线性有限元分析及对比
• 4.1 引言
• 4.2 ABAQUS软件简介
• 4.3 材料的本构关系及有限元分析理论
• 4.3.1 混凝土材料的本构关系
• 4.3.2 钢板材料的本构关系
• 4.3.3 混凝土损伤塑性模型
• 4.4 钢-混凝土组合桁架节点模型的建立
• 4.5 计算结果
• 4.5.1 水平位移计算结果
• 4.5.2 混凝土应变计算结果
• 4.5.3 钢筋应变计算结果
• 4.5.4 钢腿应变计算结果
• 4.5.5 耳板应变计算结果
• 4.5.6 PBL连接件应变计算结果
• 4.6 主要试验结果与计算结果对比及分析
• 4.6.1 试件弦杆位移对比
• 4.6.2 试件弦杆混凝土应变对比
• 4.6.3 钢筋应变对比
• 4.6.4 钢腿应变对比
• 4.6.5 耳板应变对比
• 4.6.6 PBL连接件应变对比
• 4.7 节点极限承载力
• 4.8 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 研究结论
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间参与科研及发表论文情况