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建筑结构学报 2021年第S02期42卷 133-142页

作者：宋沙沙陈驹徐菲王永灿浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 重庆大学土木工程学院重庆400045

为研究K形和KK形钢管混凝土相贯节点的力学性能,设计3个足尺钢管混凝土相贯节点试件,并通过对节点支管进行轴向拉压试验,获得试件的破坏模式、荷载-位移曲线和极限荷载等。试验结果表明:K形和KK形薄壁钢管混凝土相贯节点在支管轴向拉压... 详细信息

为研究K形和KK形钢管混凝土相贯节点的力学性能,设计3个足尺钢管混凝土相贯节点试件,并通过对节点支管进行轴向拉压试验,获得试件的破坏模式、荷载-位移曲线和极限荷载等。试验结果表明:K形和KK形薄壁钢管混凝土相贯节点在支管轴向拉压力作用下的破坏模式均为主管冲剪失效,且在支管受拉侧和受压侧,主管最大位移与主管直径之比分别为1.75%和0.25%,均小于CIDECT-1中确定值(3%)。在试验研究基础上建立节点有限元模型,基于节点试件的荷载-位移曲线及冲剪承载力,验证有限元模型建立及分析过程的准确性,并进一步开展K形和KK形节点的冲剪破坏面的应力分布分析以及KK形节点支管作用对剪应力分布及冲剪承载力的影响分析。研究结果表明:K形节点冲剪破坏面剪应力对称分布,而KK形节点剪应力分布不再对称;KK形节点中K形支管的几何形状及荷载均对冲剪承载力及剪应力分布有影响。最后,将CIDECT-1、EC 3、AISC 360-16和GB 50017—2017等规范中的空钢管相贯节点的承载力计算公式及现有的T形和Y形钢管混凝土相贯节点的冲剪承载力计算公式的计算值与试验值、有限元模拟值进行对比分析,提出适用于K形和KK形钢管混凝土相贯节点在支管轴向拉压力作用下的冲剪承载力计算式。

关键词：钢管混凝土相贯节点静力试验有限元分析冲剪失效承载力

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K形、KK形钢管混凝土相贯节点力学性能研究

K形、KK形钢管混凝土相贯节点力学性能研究

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中国钢结构协会钢-混凝土组合结构分会第十八次学术会议

作者：宋沙沙陈驹徐菲王永灿浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 重庆大学土木工程学院重庆400045

为研究K形和KK形钢管混凝土相贯节点的力学性能，设计3个足尺钢管混凝土相贯节点试件，并通过对节点支管进行轴向拉压试验，获得试件的破坏模式、荷载一位移曲线和极限荷载等.试验结果表明：K形和KK形薄壁钢管混凝土相贯节点在支管轴向... 详细信息

为研究K形和KK形钢管混凝土相贯节点的力学性能，设计3个足尺钢管混凝土相贯节点试件，并通过对节点支管进行轴向拉压试验，获得试件的破坏模式、荷载一位移曲线和极限荷载等.试验结果表明：K形和KK形薄壁钢管混凝土相贯节点在支管轴向拉压力作用下的破坏模式均为主管冲剪失效，且在支管受拉侧和受压侧，主管最大位移与主管直径之比分别为1.75%和0.25％，均小于CIDECT-I中确定值(3％).在试验研究基础上建立节点有限元模型，基于节点试件的荷载一位移曲线及冲剪承载力，验证有限元模型建立及分析过程的准确性，并进一步开展K形和KK形节点的冲剪破坏面的应力分布分析以及KK形节点支管作用对剪应力分布及冲剪承载力的影响分析.研究结果表明：K形节点冲剪破坏面剪应力对称分布，而KK形节点剪应力分布不再对称;KK形节点中K形支管的几何形状及荷载均对冲剪承载力及剪应力分布有影响.最后，将CIDECT-1、EC 3、AISC 360-16和GB 50017-2017等规范中的空钢管相贯节点的承载力计算公式及现有的T形和Y形钢管混凝土相贯节点的冲剪承载力计算公式的计算值与试验值、有限元模拟值进行对比分析，提出适用于K形和KK形钢管混凝土相贯节点在支管轴向拉压力作用下的冲剪承载力计算式.

关键词：钢管混凝土相贯节点静力试验有限元分析冲剪失效承载力

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钢管混凝土KK形相贯节点空间效应研究

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建筑结构学报 2017年第S1期38卷 402-408页

作者：陈娟孙伟健聂建国南京航空航天大学土木工程系江苏南京210016 清华大学土木工程系北京100084

为研究钢管混凝土空间相贯节点的空间效应,通过精细化有限元模拟对钢管混凝土空间相贯节点的受力性能进行了研究。建模时考虑了材料非线性、几何非线性、钢管与混凝土之间的接触非线性,建立了钢管混凝土KK形相贯节点的精确有限元模型,... 详细信息

为研究钢管混凝土空间相贯节点的空间效应,通过精细化有限元模拟对钢管混凝土空间相贯节点的受力性能进行了研究。建模时考虑了材料非线性、几何非线性、钢管与混凝土之间的接触非线性,建立了钢管混凝土KK形相贯节点的精确有限元模型,研究了空间效应对节点承载能力和破坏模式的影响。结果表明:钢管混凝土空间相贯节点的承载力远高于钢管空间相贯节点;钢管混凝土空间相贯节点和平面相贯节点的破坏模式相同,破坏模式有两种,一种是主管管壁冲剪破坏和受压支管屈服联合破坏,发生在支管管壁较薄的情况,另一种是主管管壁冲剪破坏;空间效应对钢管和钢管混凝土相贯节点承载力的影响不同,对于钢管混凝土相贯节点,支管空间夹角60°的节点承载力较平面节点有所降低,在设计时应该考虑空间效应的影响;空间效应对钢管混凝土空间相贯节点刚度影响不大。

关键词：钢管混凝土相贯节点空间节点空间效应精细化有限元分析破坏模式

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钢管混凝土T形相贯节点应力集中系数研究

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建筑结构学报 2018年第3期39卷 149-157页

作者：陈娟聂建国周成野南京航空航天大学土木工程系江苏南京210016 清华大学土木工程系北京100084

通过对钢管混凝土T形相贯节点的试验和有限元分析,研究了在轴向荷载和平面内弯矩作用下节点的应力集中系数。结果表明：轴向荷载作用下钢管相贯节点的应力集中系数分布不均匀,而钢管混凝土相贯节点分布较均匀,主管内填混凝土有效降低了... 详细信息

通过对钢管混凝土T形相贯节点的试验和有限元分析,研究了在轴向荷载和平面内弯矩作用下节点的应力集中系数。结果表明：轴向荷载作用下钢管相贯节点的应力集中系数分布不均匀,而钢管混凝土相贯节点分布较均匀,主管内填混凝土有效降低了相贯节点的应力集中系数,同时也将热点的位置由鞍点变为冠点;平面内弯矩作用下钢管相贯节点主管的应力集中系数分布不均匀,而钢管混凝土相贯节点主管分布较均匀,主管内填混凝土有效降低了主管的应力集中系数,两者支管相差不大;主管轴力对节点的应力集中系数影响较大,进行轴向压力和平面内弯矩作用下节点的应力集中系数计算时,应考虑到主管轴压比的影响;现行规范对于钢管相贯节点应力集中系数的计算公式并不适用于钢管混凝土相贯节点。基于强度等效的原则,提出了改进的应力集中系数计算公式,计算结果和试验结果吻合较好。

关键词：钢管混凝土相贯节点静力试验有限元分析应力集中系数

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薄壁圆钢管混凝土构件与节点力学性能研究

薄壁圆钢管混凝土构件与节点力学性能研究

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作者：徐菲浙江大学

学位级别：博士

钢管混凝土结构以其优良的力学性能和良好的经济效益,广泛地应用在建筑结构、桥梁结构、海洋工程以及输电线路工程中。薄壁钢管结构中填充混凝土可以有效地解决管壁局部屈曲问题,随着我国特高压输电工程的积极推进,大径厚比薄壁圆钢管... 详细信息

钢管混凝土结构以其优良的力学性能和良好的经济效益,广泛地应用在建筑结构、桥梁结构、海洋工程以及输电线路工程中。薄壁钢管结构中填充混凝土可以有效地解决管壁局部屈曲问题,随着我国特高压输电工程的积极推进,大径厚比薄壁圆钢管混凝土结构必将有其广阔的应用空间。由于该类结构尚无完善的设计规范,这也使得开展相应研究更具迫切性和实际意义。本文针对薄壁圆钢管混凝土结构力学性能和设计方法进行研究,主要内容包括以下几个方面：(1)提出一种格构式钢骨-薄壁圆钢管混凝土结构,以解决大径厚比轴压构件内部混凝土约束不足的问题。对该类构件柱开展轴压试验研究和有限元数值模拟,分析配骨指标、钢骨含量、长细比和钢材强度对组合柱承载力及破坏模式的影响,并通过有限元模型验证截面受力合理性。最终建立考虑钢骨和钢管混凝土之间的相互作用的格构式钢骨-圆钢管混凝土轴压承载力实用计算公式。(2)开展薄壁圆钢管混凝土相贯节点应力集中系数试验研究和有限元数值分析,分别研究节点类型、主管管壁厚度对相贯节点焊缝附近主管及支管壁应力集中系数的影响。通过将试验结果与现行钢管相贯节点应力集中系数公式计算值对比,研究钢管节点公式对钢管混凝土节点的适用性。(3)开展轴拉荷载作用下薄壁圆钢管混凝土相贯节点力学性能试验研究,分别研究主管内核心混凝土对T型、Y型、K型和KT型相贯节点受力机理、破坏模式、管壁变形和极限承载力的影响。采用ABAQUS建立考虑钢材不同应力状态下失效准则、材料及几何非线性、钢管-混凝土接触关系和实际焊缝尺寸的相贯节点有限元分析模型。通过有限元模型分析节点几何参数和材料参数对节点承载力的影响,同时得到冲剪破坏面上剪切应力一般表达式。最终提出考虑破坏面空间性和实际剪切应力分布规律的相贯节点冲剪破坏抗拉承载力设计公式。(4)开展平面内弯矩荷载作用下薄壁圆钢管混凝土T型相贯节点力学性能试验研究和有限元数值分析,研究主管内核心混凝土对平面内弯矩作用下T型相贯节点的受力机理、破坏模式、管壁变形和极限承载力的影响。通过节点参数研究和破坏面剪切应力分布情况分析,进一步深入探究节点受力机理,建立节点受弯冲剪破坏承载力计算模型。最终提出平面内弯矩荷载作用下钢管混凝土T型相贯节点冲剪破坏抗弯承载力设计公式。(5)开展轴拉、偏拉和平面内弯矩荷载作用下薄壁圆钢管混凝土十字插板连接节点力学性能试验研究。研究荷载类型、节点类型、主管壁厚、主管直径、节点板厚等因素对钢管混凝土板接节点工作机理和变形的影响。建立有限元分析模型,研究试验节点受力全过程,进而深入了解主管内混凝土对相应节点的力学性能影响。(6)通过建立的钢管混凝土T型板接节点有限元模型,对各荷载作用下的T型板接节点进行参数分析,研究节点板厚度、荷载偏心距、主管直径、壁厚及其强度对节点破坏模式及承载力的影响。总结得到冲剪破坏失效面的剪切应力分布规律,并提出各类荷载作用下板接节点冲剪破坏面上剪切应力一般表达式,从而建立相应的冲剪破坏承载力计算模型。最终提出各荷载作用下基于破坏面实际剪切应力分布的圆钢管混凝土T型板接节点承载力设计公式。

关键词：格构式钢骨-钢管混凝土钢管混凝土相贯节点钢管混凝土板接节点应力集中系数冲剪破坏剪切应力分布有限元模拟承载力设计

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钢混组合结构大跨越输电塔主柱和节点的试验研究

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中国电力 2016年第6期49卷 120-125页

作者：谢芳陈驹金伟良冯炳绍兴文理学院元培学院浙江绍兴312000 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 国网绍兴供电公司浙江绍兴312000

为了给工程设计提供参考依据,对钢混组合结构大跨越输电塔中的格构式角钢-钢管混凝土主管和钢管混凝土-钢管相贯节点等关键技术进行了试验研究,获得了格构式角钢-钢管混凝土主管的整体稳定性能、破坏模式和承载力以及钢管混凝土-钢管相... 详细信息

为了给工程设计提供参考依据,对钢混组合结构大跨越输电塔中的格构式角钢-钢管混凝土主管和钢管混凝土-钢管相贯节点等关键技术进行了试验研究,获得了格构式角钢-钢管混凝土主管的整体稳定性能、破坏模式和承载力以及钢管混凝土-钢管相贯节点的管壁变形、应力集中系数和承载力数据,并提出了承载力计算方法,可用于类似结构的设计中。

关键词：组合结构格构式角钢-钢管混凝土柱钢管混凝土相贯节点结构设计薄壁结构

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钢与混凝土组合结构节点及构件数值分析方法研究

钢与混凝土组合结构节点及构件数值分析方法研究

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作者：杜明军天津大学

学位级别：硕士

钢与混凝土组合结构具有强度高、延性好、抗震性能优越、施工方便等特点。国内外学者采用有限元方法对钢与混凝土组合结构构件及节点的力学性能进行了一定的研究,但是关于如何建立精确的钢与混凝土组合结构构件及节点有限元模型的研究... 详细信息

钢与混凝土组合结构具有强度高、延性好、抗震性能优越、施工方便等特点。国内外学者采用有限元方法对钢与混凝土组合结构构件及节点的力学性能进行了一定的研究,但是关于如何建立精确的钢与混凝土组合结构构件及节点有限元模型的研究还很少。开展钢与混凝土组合结构的有限元分析方法的研究,对于确定钢与混凝土组合结构的力学性能,促进钢与混凝土组合结构的技术进步和应用推广,具有一定的理论意义和实用价值。本文建立了N型圆钢管混凝土相贯节点有限元模型,进行了极限承载力和滞回性能分析,通过将有限元分析结果与试验结果进行对比,验证了钢管混凝土节点有限元分析方法的正确性。分析了混凝土本构模型、钢管与混凝土界面摩擦系数和几何非线性等对有限元分析结果的影响。分析发现混凝土本构模型和摩擦系数对分析结果基本没影响,几何非线性对有限元分析结果有一定影响。本文建立了型钢混凝土受弯构件的有限元模型,进行了极限承载力分析,并将有限元分析结果与试验结果进行对比,验证了型钢混凝土构件有限元分析方法的正确性。比较了弥散开裂模型和塑性损伤模型在型钢混凝土有限元分析中的适用性,分析了受拉极限应变对有限元分析结果的影响。并将有限元分析结果与规范相应公式的计算结果进行了比较,规范相应公式计算结果偏于保守。

关键词：数值分析方法钢管混凝土相贯节点型钢混凝土梁混凝土本构模型弥散开裂模型塑性损伤模型

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