基于圆形钢管混凝土结构梁柱节点抗弯强度的研究

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1、上海交通大学硕士学位论文圆形钢管混凝土结构梁柱节点抗弯强度的研究姓名：虞晓文申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：付功义20031201圆形钢管混凝土结构梁柱节点抗弯强度的研究摘要摘要钢管混凝土结构以其特有的力学性能受到了国内外工程界日益广泛的重视但有关其节点力学性能的系统的试验和理论研究还很不充分本课题的研究旨在根据钢管混凝土梁柱节点局部模型平面框架立体框架等一系列加载试验的数据对节点的强度和刚度进行研究本文的研究对象是圆形钢管混凝土贯通横隔板加劲的梁柱节点本文首先介绍了实际梁柱节点的简化局部模型以及相应的加载试验方法试验构件共8个分为单向受

2、拉和一方向受拉另一方向受压两种加载方式试验参数为钢管径厚比sD/ct梁翼缘宽度与钢管的外径比bB/sD以及钢梁翼缘宽度与横隔加强板的内圆半径比bB/dD试验得到了节点局部模型的荷载变形关系和柱钢管梁翼缘以及填充混凝土的应变分布本文在这些数据的基础上对节点的应力传递机理变形规律和破坏形式进行了分析并考察了加载方式以及试验参数的相应影响根据节点局部模型的试验数据本文对其中六个试件的加载过程进行了有限元模拟其结果和试验实测数据相当一致表明了数值模拟的可行性在此基础上利用有限元计算的结果进一步对试验构件的力学性能进行了分析着重考察了柱钢管管壁的屈服形式以及

3、不同加载方式对节点受拉侧局部抗拉强度和变形的影响对屈服线理论应用于节点强度评价的合理性作出了判断在对梁柱节点局部模型的试验数据和有限元结果分析的基础上本文假定了柱钢管管壁的屈服机构为便于分析圆钢管管壁的面外变形简化为平板模型由虚功原理可知梁翼缘端部拉力所做外部功等于管壁弯曲屈服线和冲切屈服线处的内部功从而可以得到屈服线的具体位置以及节点局部抗拉全塑性强度和最大强度的计算方法计算结果和试验结果相当吻合为了能将基于屈服线理论的计算结果用于实际工程设计本文最后分析了影响计算结果准确度的因素假定了钢管径厚比sD/ct梁翼缘宽度与钢管的外径比bB/sD以及钢

4、梁翼缘宽度与横隔加强板的内圆半径比bB/dD等因素的影响形式并通过线性回归确定了其中的参数从而得到了实用的节点抗弯全塑性强度和最大强度的计算公式其计算结果和试验结果非常吻合说明修正后的计算公式完全能满足工程设计应用的要求关键词钢管混凝土梁柱节点屈服线理论有限元分析-i-圆形钢管混凝土结构梁柱节点抗弯强度的研究ABSTRACTABSTRACTConcreteFilledTubeStructure(CFT)isgainingpopularityforitsuniquemechanicalcharacter,buttheexperimentalandth

5、eoreticresearchaboutthebeam-to-columnconnectionisstillinadequate.Basedonaseriesoftestsoflocalmodelofbeam-to-columnconnection,planarandthree-dimensionalframes,ourprojectisonthesystemicresearchofstrengthandstiffnessoftheconnections.Thispaperfocusesonunstiffenedconnectionbetweens

6、teelbeamflangeandconcrete-filledcircularcolumntube.Atfirst,thesimplifiedlocalmodelofbeam-to-columnconnectionandcorrespondingtestmethodareintroduced,andtotally8specimens,classifiedastwogroups,aretested.Onegroupisappliedwithuniaxialtensileload,andtheotherisappliedwithtensileload

7、inonedirectionandcompressiveloadinperpendiculardirection.Theexperimentalparametersarediameter-to-thicknessratioofsteeltube(sD/ct)andbeamwidth-to-tubediameter(bB/sD)andinnerholediameter-to-beam(bB/dD).Theload-deformationrelationshipofconnectionandstrainbehaviorofcolumntube,beam

8、flangeandin-filledconcretearegotaftertests,andthemechanismsof