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本文在国家自然科学基金项目和国家重点研发计划项目的资助下,对一种新型桥梁结构——矩形钢管混凝土桁梁桥的节点疲劳性能进行研究,从理论和实用两个方面解决了矩节点疲劳计算的关键技术问题,研究成果可为相关规范制定提供参考。主要研究内容和研究成果如下:(1)首次开展矩形钢管混凝土节点疲劳性能系列试验研究,共完成了26个节点试验,试验包含应力集中系数(SCF)试验和疲劳试验两部分。SCF试验中包含11个Y型节点和2个桁架K型节点,研究了支主管夹角(θ)、支主管宽度比(β)、主管宽厚比(2γ)、支主管厚度比(τ)、是否填充混凝土和是否设置PBL加劲肋对节点焊趾处SCF的影响规律,结果表明:主管内填混凝土后,可有效地降低主管表面外凸变形,相应的焊趾处SCF得到降低,在此基础上,主管内设置PBL加劲肋后,可进一步降低焊趾处的SCF,且SCF量值与θ、β、2γ和τ均相关。疲劳试验包含11个Y型节点,测得节点疲劳开裂典型破坏模式和不同名义应力幅作用下的疲劳寿命,建立节点基于热点应力幅的S-N曲线,结果表明:疲劳计算时,矩形钢管节点、矩形钢管混凝土节点和PBL加劲型矩形钢管混凝土节点可采用相同的热点应力幅S-N曲线。(2)建立了矩形钢管混凝土节点SCF有限元模型,确定了模型中的单元类型、单元积分点个数、网格划分、接触关系和焊缝模拟方法。有限元模型计算结果与试验结果吻合良好。(3)采用有限元方法,分别开展不带PBL加劲肋和带PBL加劲肋的矩形钢管混凝土T型、X型和K型节点SCF参数分析,并提出SCF参数计算公式。采用提出的SCF参数公式进行计算,与矩形钢管节点SCF进行对比,定量的给出主管内填混凝土和设置PBL加劲肋后SCF降低程度。(4)基于试验和理论研究成果,建立完整的矩形钢管混凝土桁梁桥节点疲劳计算方法,该方法包含了SCF计算公式和热点应力幅S-N曲线。并从SCF和S-N曲线两个方面,进行矩形钢管混凝土节点和其他常用焊接钢管节点的疲劳性能对比,结果表明:在各类节点,矩形钢管混凝土节点具有优异的疲劳性能。(5)以一座已建成的矩形钢管混凝土桁梁桥为例,建立全桥有限元模型,采用本文提出的热点应力法进行节点疲劳评估算例分析,并基于原有桥梁节点设计方案,对其进行抗疲劳构造优化。提出的矩形钢管混凝土节点疲劳计算方法概念清晰、计算准确,具有很好的工程适用性。