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钢管混凝土拱桥K形节点力学性能有限元研究
| 论文题名： | 钢管混凝土拱桥K形节点力学性能有限元研究 |
| 关键词： | 钢管混凝土拱桥;K形节点;力学性能;有限元模拟 |
| 摘要： | 钢管混凝土K形节点是钢管混凝土拱桥的重要传力节点，理解和掌握节点的受力性能和破坏模式，有助于深化对钢管混凝土拱桥的认识和研究。本文根据节点的受力情况，主管受一定轴压力水平下，两支管分别受轴压和轴拉力，通过理论分析和有限元数值模拟分析对节点受力性能和破坏模式进行研究，主要的工作和结论为: (1)研究钢管混凝土拱桥K形节点有限元基本理论，选择合理的钢管和混凝土本构关系，提出合理有效的节点有限元建模方法，并对文献中的节点的构件进行有限元分析，通过与试验结果进行对比，分析得出文中的节点有限元建模方法是科学合理的。 (2)对钢管混凝土拱桥K形节点和空钢管K形节点的荷载-位移曲线对比分析，研究节点的受力机理，主管有无混凝土有效的约束和支撑主管大大提高了节点的承载力和刚度;分析了节点荷载-位移关系曲线的特征，总体上可分为弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段三个阶段，并探讨了这三个阶段节点的应力分布情况，得出节点的破坏模式:节点发生受压支管接头支管局部屈曲的破坏和节点发生受拉支管接头处主管扯裂的破坏。 (3)通过ANSYS有限元建立构造参数不同的钢管混凝土拱桥K形节点模型，进行数值模拟分析，节点构造参数包括:支管径厚比γ、主管径厚比κ、支管与主管外径比w、支管与主管壁厚比τ、支管与主管轴线夹角θ、两支管间隙g、核心混凝土等级、主管轴压力水平n以及节点尺寸缩放系数ζ等，并对各设计参数取值作出规定。通过研究分析得出:支管与主管几何尺寸是影响节点极限承载力的主要因素，其他因素不同程度影响节点极限承载力，主管轴压力水平n为0.5～0.6时，节点极限承载力达到峰值。 (4)在材料力学基本理论和矩形钢管混凝土节点承载力计算方法的基础上，推导出不同破坏模式下计算钢管混凝土拱桥K形节点在的极限承载力建议公式，并与有限元模拟计算值对比，误差较小且偏安全。 |
| 作者： | 庞锦浩 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 谢开仲;罗吉智 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广西大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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