受壓弦桿填充混凝土的矩形鋼管(鋼箱)桁架靜力性能研究.pdf

1、本文是國家西部交通建設(shè)科技項目(2006318812112)和交通部應(yīng)用基礎(chǔ)研究項目(2006319812130)的部分研究內(nèi)容。部分填充混凝土的矩形鋼管桁架是一種新型結(jié)構(gòu)形式，本文對其中受壓弦桿填充混凝土的矩形鋼管桁架的靜力性能進(jìn)行了研究。 在綜合分析桁架結(jié)構(gòu)受力特性影響因素的基礎(chǔ)上，參考實橋結(jié)構(gòu)尺寸，設(shè)計了擬進(jìn)行模型試驗的兩榀直接焊接K型間隙節(jié)點矩形鋼管桁架整體結(jié)構(gòu)模型，分別為空管矩形鋼管桁架和受壓(上)弦桿填充混凝土矩形鋼

2、管桁架。建立了綜合考慮材料非線性和幾何非線性的整體結(jié)構(gòu)有限元模型。 部分填充混凝土的理念是根據(jù)實際橋梁受力狀態(tài)提出的，為了分析部分填充混凝土矩形鋼管桁架在具有彎矩荷載作用下的受力特性，分別分析了結(jié)構(gòu)在節(jié)點荷載和節(jié)點荷載與端彎矩共同作用下結(jié)構(gòu)的整體工作性能，跟蹤分析結(jié)構(gòu)的加載全過程、塑性發(fā)展和結(jié)構(gòu)破壞模式。分析結(jié)果表明： 1)在節(jié)點荷載作用下，填充混凝土對結(jié)構(gòu)承載能力的提高作用明顯；空管桁架的節(jié)點應(yīng)力較集中，當(dāng)荷載很小時，

3、節(jié)點的應(yīng)力已達(dá)到屈服應(yīng)力；兩榀桁架的破壞模式都是節(jié)點塑性變形過大而失去承載能力；矩形鋼管桁架的沒有填充混凝土節(jié)點承載能力是整個桁架承載能力的約束瓶頸；空管節(jié)點受壓腹桿連接處變形較大，典型的變形特征為弦桿鋼管側(cè)壁外凸，管壁壓壞或局部屈曲，同時受壓腹桿將弦桿管壁上表面壓入；從兩榀桁架的荷載.位移曲線來看，空管桁架進(jìn)入非線性階段后，整體剛度減小較快，荷載-位移曲線趨于平緩，而上弦桿填充混凝土的H-B桁架進(jìn)入非線性后，荷載-位移曲線還以一定的斜

4、率上升，結(jié)構(gòu)剛度還較大，說明填充混凝土可以提高結(jié)構(gòu)的延性。 2)在節(jié)點荷載和端彎矩共同作用下，在受壓弦桿填充混凝土對承載能力提高作用更明顯；結(jié)構(gòu)破壞時，受壓弦桿填充混凝土的桁架跨中下弦桿的應(yīng)力水平較高，材料利用率大大提高；對于空管節(jié)點，弦桿軸向拉力可以增大節(jié)點的承載能力，而弦桿軸向壓力則降低節(jié)點承載能力。 在此基礎(chǔ)上，按照本文研究的部分填充混凝土的理念，對一座正在建造的三跨連續(xù)剛性懸索加勁雙層公路鋼桁梁橋進(jìn)行橋式方案分析