新管幕肋梁结构节点力学性能试验研究

论文摘要

新管幕工法是一种新型的地下结构暗挖工法,该工法在既有结构下穿越施工、地铁近接施工、超浅埋大跨度地下结构施工等方面具有常规工法无法比拟的的优点。从工程的角度来看,新管幕工法技术是经过大量检验的,为人们所熟知的既有技术的有机组合和创新的产物。这种几个技术的有机结合也使新管幕结构呈现出与常规结构大相径庭的结构型式,其相关设计及施工的理论也不完善,在实施过程中存在诸多不确定因素。其中新管幕肋梁结构节点亦为新管幕结构研究的关键问题之一。本文分为试验研究与理论分析两部分内容。首先,通过对4个新管幕肋梁结构节点的静力试验,研究具有不同肋梁截面偏移率与钢管混凝土梁剪跨比的节点的受力行为、破坏机理、破坏模式,准确评价新管幕结构节点的静力性能。其次,对试验数据行进整理分析,研究影响节点力学性能的主要因素,包括四方面内容:(1)肋梁截面偏移率对节点抗剪承载力及延性的影响;(2)钢管混凝土梁剪跨比对节点抗剪性能的影响;(3)肋梁箍筋的配筋型式对节点抗剪承载力的影响;(4)建立节点承载力计算公式。试验过程和现象表明,当钢管混凝土梁剪跨比较小时,节点容易发生剪切破坏;当剪跨比较大时,截面偏移率高的节点易发生剪切破坏,截面偏移率低的试件易发生剪切和弯曲破坏。试验数据结果表明:(1)适当提高截面偏移率能够使节点核心区受压混凝土大部分处于双向受压状态,从而提高节点抗剪承载力,改善节点的延性;(2)适当减小钢管混凝土梁的剪跨比能够减少钢管混凝土梁中和轴向下移动的范围,从而减少受压混凝土由双向受压状态向拉、压复合状态转化的范围,提高节点的抗剪承载力;(3)钢管混凝土两侧肋梁的箍筋应变较大,要提高节点的抗剪承载力,可以改善钢管混凝土两侧肋梁的箍筋强度,如提高配箍率或提高箍筋级别等。根据节点极限状态的破坏形式和特点并结合影响承载力的主要因素建立新管幕结构肋梁节点的斜截面承载力计算公式,并与试验结果进行了对比。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 新管幕工法简介
• 1.3 国内外对新管幕工法的应用与研究概况
• 1.3.1 国外新管幕工法应用概况
• 1.3.2 国外新管幕工法研究概况
• 1.3.3 国内新管幕工法应用概况
• 1.3.4 国内新管幕工法研究概况
• 1.4 国内外关于节点的研究概况
• 1.5 课题概述
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 研究意义
• 1.5.3 研究目标
• 1.5.4 内容及方法
• 1.6 本章小结
• 第二章 材料特性试验
• 2.1 钢筋材料特性试验
• 2.2 钢管材料特性试验
• 2.3 混凝土材料特性试验
• 2.3.1 混凝土配合比
• 2.3.2 混凝土立方体抗压强度
• 2.3.3 混凝土弹性模量
• 2.3.4 混凝土轴心抗压强度标准值
• 2.3.5 混凝土轴心抗拉强度标准值
• 2.4 本章小结
• 第三章 新管幕肋梁结构节点试验
• 3.1 试验概况
• 3.1.1 试件设计
• 3.1.2 试件制作
• 3.1.3 加载装置
• 3.1.4 加载制度
• 3.1.5 量测方案
• 3.2 试验过程及现象
• 3.2.1 试验过程
• 3.2.2 试验现象
• 3.3 试验数据分析
• 3.3.1 肋梁截面偏移率对试件抗剪性能的影响
• 3.3.2 钢管混凝土剪跨比对试件抗剪性能的影响
• 3.3.3 箍筋对试件抗剪性能的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 新管幕肋梁结构节点斜截面计算方法
• 4.1 试件内力计算
• 4.2 混凝土强度理论
• 4.2.1 混凝土二轴应力状态
• 4.2.2 混凝土复合应力状态
• 4.3 试件斜截面承载力计算公式推导
• 4.3.1 受弯构件的斜截面抗剪计算
• 4.3.2 混凝土强度修正系数推导
• 4.4 试件斜截面承载力计算
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 创新
• 5.3 建议及研究展望
• 参考文献
• 作者简介
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢