埋入式钢管混凝土栓钉柱脚节点受力性能有限元分析

摘要

埋入式钢管混凝土柱脚节点以栓钉作为加强措施应用较广,而当前对该类柱脚节点的受力机理研究较少,具体构造要求不明确,计算要求尚属空白。本文在前期对于埋入式钢管混凝土栓钉柱脚节点试验研究与理论分析的基础上,对该种型式柱脚节点的受力性能开展深入研究。
　　以试验模型为基础,利用ANSYS有限元分析软件建立该柱脚节点有限元模型,介绍该模型单元类型的定义、材料属性的定义、实常数设置等问题,根据节点模型的性能确定ANSYS有限元分析中的各个参数,然后创建实体、划分网格、进行求解设置。分析有限元计算结果,并与试验结果进行对比,得出有限元分析结果与试验结果基本相符,证明本文建立的柱脚节点模型能够基本反映出该节点的真实受力状况。
　　改变该模型节点处栓钉的数目、轴向间距、直径和埋入深度等参数,本文共建立112个钢管混凝土柱脚节点模型,通过分析节点各组成部分的应力云图,对比某一参数系列节点极限荷载及位移随该参数的变化趋势,进而研究各柱脚节点在静力荷载作用下的破坏形态、冲切面发生的位置、受力机理及抗冲切承载力等,探讨影响节点性能的相关因素。ANSYS分析结果表明,栓钉数量及栓钉直径对节点承载力影响明显,增加栓钉数量或增大栓钉直径,可以较大幅度的提高节点承载力;减小栓钉埋入深度可对节点承载力有较小程度的提高;栓钉竖向间距对节点承载力几乎无影响。最后,拟合所有数据得到此类柱脚节点承载力计算公式。通过此次有限元分析研究,希望对钢管混凝土柱脚节点的进一步分析研究提供思路,并为此类节点的工程应用提供参考。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 钢管混凝土节点研究现状

1.3 问题的提出

1.4 本文研究的目的及主要内容

第二章 有限元模型的建立

2.1 试验概况[6]

2.2 有限元分析理论基础

2.3 实体之间的粘结问题

2.4 材料单元的选取

2.5 材料本构关系

2.6 有限元柱脚节点模型的建立

2.7 约束加载与求解设置

2.8 计算结果后处理

2.9 本章小结

第三章 节点有限元分析与试验对比

3.1 有限元计算结果

3.2 有限元结果与试验结果对比

3.3 本章小结

第四章栓钉柱脚节点受力性能分析

4.1 参数的选取方案及节点编号说明

4.2 有限元计算结果分析

4.3 拟合承载力公式

4.4 本章小结

结论及待研究的问题

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢