钢管砼拱桥管-板节点承载力试验研究

摘要

钢管砼管-板节点已经在大跨度钢管砼拱桥中得到应用，管-板节点的疲劳寿命也相应引起人们的关注。对于空管-板连接接头，国内外已进行了一些有效的试验研究；对于钢管砼管-板连接接头的研究国内外均甚少。本文结合西部课题疲劳试验，主要研究了钢管砼拱桥中常用的钢管砼管-板单肢和双肢连接接头的应力分布规律及钢管砼管-板单肢节点在恒幅载荷下的疲劳强度。 本文采用理论计算与模型试验相结合的研究方法，运用大型通用有限元软件ANSYS对管-板单肢节点和双肢节点进行了分析，计算了热点应力及应力集中系数，并与试验测试应力进行了比较。经计算分析得到：采用有限元软件对钢管砼节点进行应力分析完全可行；砼的填充增强了节点的刚度，降低了节点的应力水平，缓解了应力集中程度；管-板双肢节点的力学性能优于管-板单肢节点的力学性能。 疲劳试验是在恒定的应力幅下进行，研究了管-板单肢节点疲劳裂纹产生和扩展规律以及该种节点的疲劳强度。论文在分析承剪焊缝疲劳强度的基础上，提出了承受剪应力的钢管砼管-板节点设计疲劳强度为80MPa，即该种接头的设计疲劳强度数值偏安全地采用承剪焊缝的设计疲劳强度。这一结论对大跨度钢管混凝土拱桥钢管砼管-板节点的设计具有指导意义。 根据钢管砼管节点的疲劳试验，笔者首次将基于断裂力学管节点疲劳寿命预估的固有缺陷法和经验法引入到钢管混凝土管节点的疲劳寿命预估中，并针对拱桥的受力特点对原来的计算模式进行了简化，完善出疲劳寿命的解算步骤；通过实例分析计算，预估寿命与试验寿命的误差在工程范围内许可，可供工程应用参考。由于疲劳试验中得到的疲劳寿命离散性大，要准确评估焊接结构的疲劳寿命，疲劳试验依然是最主要的途径。

目录

文摘

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第一章绪论

第二章管-板单肢节点有限元分析

第三章管-板单肢节点试验研究

第四章管-板双肢节点有限元分析

第五章钢管混凝土拱桥管-板节点疲劳寿命研究

第六章基于断裂力学的钢管砼节点疲劳寿命预测

结 论

参考文献

附 录

致 谢

附表 管-板单肢节点静载试验部分数据