钢—混凝土组合桁架外接式节点优化分析

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摘要:钢-混凝土组合桁架结构作为区别于传统的混凝土结构和钢结构的一种新型结构,其突出的优点和良好的社会经济效益,使其在现代化桥梁及建筑等领域中表现出强有力的竞争优势。这种类型的结构在国外已被广泛应用,而国内对此的研究和实例屈指可数。虽有部分学者和高等院校研究了该类型结构的受力性能、承载力及刚度分析等,但是对其的优化分析并不多见,特别是这种分析主要集中在单因素方面。故本文对其的多因素分析具有重要的理论意义和研究价值。本文结合ABAQUS有限元软件和数理统计对其进行多因素的优化分析,主要工作和研究成果如下:(1)按照软件的建模流程,结合本次外接式节点的模型特点,对模型在水平静力荷载作用下的受力性能进行有限元模拟,并对模拟的计算结果进行分析。分析采取的是分部件来进行,对应力及应变分别进行讨论。分析表明混凝土弦杆及钢筋受力良好,其他部件均存在应力集中效应。(2)对是否考虑钢节点板与混凝土之间的粘结效应,采用嵌入和未嵌入两种模型分别对荷载位移曲线和荷载应变曲线进行对比分析。讨论在哪种模型下,有限元的计算结果更接近试验结果。分析表明在强化阶段以前采用未嵌入模型能更好的模拟节点的实际受力过程,而在强化阶段采用嵌入模型则能更好的模拟试验过程。同时对影响外接式节点受力性能的单因素进行分析。分析表明除改变钢节点板厚度对节点承载能力影响较大外,改变其他单因素,影响较小。(3)采用数理统计中的正交试验方法对影响外接式节点承载力的因素进行多因素多水平正交分析。讨论因素的主次顺序及之间的相互作用,最后得出最优化的组合解。研究表明钢筋配筋率的改变在正交试验中起到的作用最小,钢节点板厚度和钢腿壁厚对节点的承载力有显著影响,且二者存在明显的交互作用。
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