钢-混凝土组合桁架节点受力性能试验研究和有限元分析

摘要

钢-混凝土组合桁架作为一种新型的组合结构形式，具有结构自重更轻、刚度更大、造价更低、承载力高、整体性好的优势。目前该结构已在桥梁、高层、超高层的楼面结构中得到广泛应用。但是我国对组合桁架研究开展较晚，目前尚未有研究和应用实例，因而对组合桁架节点的研究具有工程应用价值。
　　 本文进行了三个钢-混凝土组合桁架节点试件静力试验研究。通过节点模型试验，研究节点及各构件在荷载下的变形性能、受力状态及破坏模式；根据试验测试数据，对三个试件各部位的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、混凝土荷载-应变分布、钢腿应变分布、节点板应变分布进行对比分析，了解了组合桁架节点单调荷载下的性能和特点。
　　 采用有限元分析软件ABAQUS对组合桁架节点进行非线性分析。选取合理的单元和材料模型建立钢-混凝土组合桁架的非线性有限元分析模型，研究了单元类型、材料本构关系、边界条件、加载方式、非线性问题、求解方法及收敛问题对组合节点受力性能的影响。采用两种建模方案，模拟试件在单调荷载作用下的受力性能并对数值计算结果进行对比，选择最优方案。
　　 将试验结果与有限元分析结果对比，验证有限元分析的合理性。结果表明有限元分析值和试验结果在弹性段吻合较好，试件屈服后，有限元分析得出的位移值和应变值均高于实测值，但均在允许值之内，讨论了三个试件的极限承载力并与有限元分析值进行对比。
　　 总结了全文的主要结论并提出有待进一步试验研究与理论分析的问题。