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港工钢管桩与上部结构剪力键连接方式的设计方法研究
| 论文题名： | 港工钢管桩与上部结构剪力键连接方式的设计方法研究 |
| 关键词： | 港工钢管桩;上部结构;剪力键;连接方式;破坏模式;数值模拟;受力特性;近似分析法 |
| 摘要： | 钢管桩以自身抗拉、抗压强度高，抗弯、抗剪能力强等优势在港工工程结构中得到了广泛、迅速的应用。然而，钢管与上部结构的连接部分一直关系着整个结构的安全与稳定，也是结构正常使用的基础。钢管桩与上部结构的连接方式中一种形式就是采用剪力键连接，剪力键的连接方式国内外相关规范尚无明确规定，也没有完整的计算理论。因此，关于钢管桩与上部结构剪力键连接的设计方法研究，具有重要的意义。 本文探讨了剪力键连接方式的破坏模式，分析总结了其破坏机理。在研究钢管受力过程中，以广义胡克定律为基础，基于一定假设条件推导了核心混凝土在轴力作用下轴向应力与环向应力的关系表达式，得到混凝土作用在钢管上的径向力。将弹性地基梁比拟法应用到解决钢管问题上，把钢管看作弹性地基上的梁，选用SAP2000有限元分析软件对钢管不同受力模式进行数值模拟。通过施加不同轴向力，得到不同荷载作用下钢管剪力键处的环向应变的数值模拟结果，与实验实测应变值相比较，验证轴力作用下钢管近似分析方法的有效性。结果显示:钢管近似分析方法得到的结果与实验实测结果比较接近且具有相同的变化规律，并发现钢管在剪力键处环向应变值最大。钢管在轴力作用下的近似计算方法可用来计算剪力键连接处钢管的受力、位移、应力、应变，为剪力键连接的钢管承载力计算及设计方法提供参考。 本文运用轴力作用下钢管近似分析方法来研究连接处设置多个剪力键的受力特性，将总轴力按不同比例分配到各个剪力键来承担，研究发现:更靠近端部的剪力键承担的轴力超过总轴力的一半，且随着轴力的增大所占轴力的比值也越来越大;剪力键间距越小，更靠近桩顶的剪力键所承担的轴力占总轴力的比越大。剪力键连接处的应力集中不容忽视，本文在研究中发现剪力键与钢管在焊接连接处，应力集中系数约为1.9～2.1。 本文提出的轴力作用下钢管近似分析方法，以及此方法在研究剪力键连接相关问题中的应用都将为剪力键连接的设计方法提供参考。 |
| 作者： | 李倩 |
| 专业： | 水利工程;港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 李怡 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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