新型组合框架桥节点构造方法及受力性能的研究

发布时间：2018-03-13 03:19

  本文选题：框架桥节点　切入点：有限元分析　出处：《北方工业大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：型钢混凝土(SRC)结构目前已成为很多建筑优先选用的结构形式之一。虽然目前国内外对型钢混凝结构的受力性能进行了大量的研究工作,但是对型钢混凝土结构节点的一些性能的研究仍存在很多的不足,有待进一步的探讨。对于SRC框架而言,节点是结构体系中的传力枢纽,节点剪切破坏是导致结构失稳、倒塌的重要原因之一,因此保证节点的安全可靠尤为重要。本文通过数值模拟和理论分析相结合的手段,对所提新型SRC框架桥节点的细部构造和受力性能进行了研究,并验证了试验。根据节点的构造特点,基于梁柱节点受力机理研究结果对其进行分析,并推导其抗剪计算过程,从数值上初步把握节点的抗剪原理;再通过有限元软件对节点进行建模分析,根据其应力应变的分布对型钢混凝土节点的受力性能等进行探讨分析;最后将研究结果应用于工程实例。主要内容如下:1、根据节点核心区理论,结合相关规范,基于型钢混凝土梁柱节点的受力机理进行研究,得出框架桥节点的抗剪承载力理论计算公式。2、通过有限元软件建立节点模型,分析了节点处腋角角度变化、腋角尺寸变化以及节点处斜筋直径大小对结构受力性能的影响,并进行了对比。发现腋角角度为artanl/2～artanl/3为最佳加腋角度,与已有钢筋混凝土结构结论相一致,加腋尺寸应根据实际框架桥跨度来进行设定,在型钢混凝土节点中,节点处斜筋直径的变化对节点承载能力的影响很小,可以忽略不计;通过改变型钢腹板厚度、混凝土强度等参数来分析对节点抗剪承载力的影响,得出混凝土及型钢的应力、应变分布情况和极限荷载。3、通过有限元分析得出考虑粘结滑移和不考虑粘结滑移对结构承载力的影响,分析了在不同混凝土强度、含钢量、配箍率等情况下,粘结滑移对型钢混凝土结构承载力的影响规律。结果表明含钢量和混凝土强度的增加对结构受力性能有不等幅度的提升,不同的是随着含钢率的增加,混凝土与型钢之间的粘结滑移也表现的越发明显;而提高混凝土的强度,粘结滑移对节点承载力的影响却变得越来越小;另外,一定的配箍率对于结构承载能力的影响不大,但是能很好的保证节点核心区型钢和混凝土之间的粘结滑移。合理选择一定的配箍率是很有必要的。4、本着研究内容来源于工程,研究结果应用于工程的原则,对实际工程中框架桥节点进行优化设置,并对型钢混凝土框架桥整体进行了分析,通过对型钢混凝土框架桥结构计算分析可以得出:在正常荷载作用下,框架桥各构件均满足承载力要求。并从经济效益和施工便利上与钢筋混凝土作了对比分析,得出新型组合框架桥有着巨大的优势。
[Abstract]:Steel reinforced concrete (SRC) structure has become one of the preferred structural forms in many buildings. Although a great deal of research work has been done on the mechanical behavior of SRC structures at home and abroad, However, there are still many deficiencies in the study of the performance of SRC joints, which need to be further discussed. For the SRC frame, the joints are the transmission hub in the structure system, and the shear failure of the joints leads to the instability of the structure. One of the important causes of the collapse is to ensure the safety and reliability of the joints. In this paper, the detailed structure and mechanical properties of the proposed new SRC frame bridge joints are studied by means of numerical simulation and theoretical analysis. According to the structural characteristics of the joints, the stress mechanism of Liang Zhu joints is analyzed, and the calculation process of shear resistance is deduced, and the shear principle of the joints is preliminarily grasped numerically. Then the finite element software is used to model and analyze the joints, and according to the distribution of stress and strain, the mechanical behavior of SRC joints is analyzed. The main contents are as follows: 1. According to the core zone theory of joint, combined with relevant codes, the stress mechanism of Liang Zhu joint of steel reinforced concrete is studied. The theoretical calculation formula of shear bearing capacity of frame bridge joint is obtained. The joint model is established by finite element software. The influence of the change of axillary angle, axillary angle size and the diameter of oblique tendons at the joint on the structural behavior is analyzed. It is found that the axillary angle of artanl/2~artanl/3 is the best in addition to the axillary angle, which is consistent with the conclusion of the existing reinforced concrete structure. The size of the axil should be set according to the actual span of the frame bridge, and it is found that the axillary angle should be set in the SRC joints. The influence of the diameter of oblique tendons on the bearing capacity of the joints is very small and can be ignored. By changing the thickness of the steel web plate and the strength of concrete to analyze the influence on the shear bearing capacity of the joints, the stress of concrete and section steel is obtained. Strain distribution and ultimate load. 3. Through finite element analysis, the influence of bond-slip and non-consideration of bond-slip on the bearing capacity of the structure is obtained. In the case of different concrete strength, steel content, hoop ratio and so on, The effect of bond-slip on the bearing capacity of steel reinforced concrete structures is studied. The results show that the increase of steel content and concrete strength has different effects on the mechanical properties of steel reinforced concrete structures, but the difference is with the increase of steel content. The effect of bond slip between concrete and section steel is more and more obvious, but the effect of bond slip on the bearing capacity of joints becomes smaller and smaller when the strength of concrete is increased. In addition, the influence of certain hoop ratio on the bearing capacity of the structure is less and less. But it can ensure the bond slip between the section steel and concrete in the core area of the joint. It is very necessary to choose a certain ratio of hoop reasonably. In the principle that the research content comes from the project, the research result is applied to the project. This paper optimizes the joint setting of frame bridge in practical engineering, and analyzes the whole structure of steel reinforced concrete frame bridge. By calculating and analyzing the structure of steel reinforced concrete frame bridge, it can be concluded that under normal load, Each component of the frame bridge meets the requirements of bearing capacity, and compared with the reinforced concrete in terms of economic benefit and construction convenience, it is concluded that the new composite frame bridge has great advantages.
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU398.9

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本文编号：1604574