曲線形鋼管混凝土桁架結構的工作機理研究

《曲線形鋼管混凝土桁架結構的工作機理研究》是依託清華大學，由韓林海擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：曲線形鋼管混凝土桁架結構的工作機理研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：韓林海
• 項目類別：面上項目

項目摘要

建立曲線形鋼管混凝土桁架結構受力全過程分析的計算模型，並通過典型曲線形鋼管混凝土桁架試件的試驗進行驗證。採用有限元模型，細緻剖析曲線形鋼管混凝土桁架結構的工作機理和力學實質，如桁架結構的破壞模態、腹桿的剪下變形、弦桿的受力性能以及結構的極限承載能力和變形特性等。分析曲線形鋼管混凝土桁架結構的矢跨比、曲線形結構的軸線形式、豎向荷載分布形式和腹桿類型等重要參數的影響規律。對曲線形鋼管混凝土桁架結構的剛度折減、承載力簡化計算模型進行分析。研究曲線形鋼管混凝土桁架結構的構造措施，如弦桿和腹桿的鋼管徑厚比、腹桿布置方式以及腹桿交角等的確定原則及其對整體結構受力性能的影響規律。通過對理論計算結果進行分析和歸納，提出曲線形鋼管混凝土桁架結構的剛度和承載力簡化計算方法，並給出合理的構造措施設計建議，以期為有關工程套用和設計規程的制訂提供參考。

結題摘要

本項目研究工作按計畫完成。 基於項目工作的開展，進行了典型曲線形鋼管混凝土桁架結構力學性能的試驗研究，建立了曲線形鋼管混凝土桁架結構受力全過程分析的數值模型，模型得到試驗結果的驗證。採用有限元模型，細緻得剖析了曲線形鋼管混凝土桁架結構的工作機理和力學實質，如桁架結構的破壞模態、腹桿的剪下變形、弦桿的受力性能以及結構的極限承載能力和變形特性等。分析了影響曲線形鋼管混凝土桁架結構力學性能主要參數的影響規律。研究了鋼管混凝土桁架結構的構造措施，如弦桿和腹桿的鋼管徑厚比、腹桿布置方式以及腹桿交角等的確定原則及其對整體結構受力性能的影響規律。在此基礎上提出了曲線形鋼管混凝土桁架結構的剛度和承載力簡化計算方法，並給出了構造措施設計方法。本項目還對鋼管混凝土桁架結構的一些其他關鍵問題開展了深入研究，具體內容包括：（1）進行了鋼管混凝土抗拉構件的試驗研究和數值分析，提出了鋼管混凝土在軸拉荷載作用下的承載力和剛度計算方法；（2）開展了鋼管混凝土K形節點的節點區局部受壓，以及鋼管混凝土軸心、偏心局部受壓性能的試驗研究，分析了其典型破壞形態和重要參數的影響；（3）進行了帶初始缺陷的鋼管混凝土構件在壓、彎荷載下的試驗研究和數值分析，研究了初始缺陷對其破壞模態、承載能力和抗彎剛度的影響。此外，結合項目實際需求，還開展了斜向、錐形鋼管混凝土構件的力學性能試驗，研究了該類構件的承載力實用驗算方法。 本項目的部分研究結果已為國家行業標準《拱形鋼結構技術規程 JGJ/T 249-2011》採納，可為有關工程套用和設計規程的制訂提供依據。結合項目研究工作，已發期刊論文8篇(其中SCI收錄7篇，EI收錄1篇)，重要國際會議論文4篇（其中特邀報告2篇）。獲批國家專利兩項（其中發明專利1項，實用新型專利1項）。有2名博士後、3名博士研究生和1名碩士研究生參加了本項目的研究工作。