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土木工程学报 2024年

作者：刘君平杨倩刘华龙杨意图陈宝春福州大学土木工程学院中交第二航务工程局有限公司技术中心

随着我国钢管混凝土拱桥的大规模建设与发展，钢管与核心混凝土的脱粘问题以及钢管混凝土桁肋节点的疲劳问题逐渐成为学者与工程师关注的重点。为解决脱粘造成的节点传力问题，提出了节点内栓钉构造，研究过程中发现内栓钉可能大幅提高... 详细信息

随着我国钢管混凝土拱桥的大规模建设与发展，钢管与核心混凝土的脱粘问题以及钢管混凝土桁肋节点的疲劳问题逐渐成为学者与工程师关注的重点。为解决脱粘造成的节点传力问题，提出了节点内栓钉构造，研究过程中发现内栓钉可能大幅提高节点的疲劳寿命。为此，在内栓钉节点静力性能、传力机理及应力集中特性研究基础上，进行是否布设内栓钉的钢管混凝土桁肋节点的对比疲劳试验，对比分析两种节点的疲劳裂纹扩展全过程、疲劳破坏模式和刚度退化规律。结果表明：设置内栓钉可以有效降低节点疲劳裂纹的扩展速率和刚度的退化速率，进而提高节点的疲劳寿命，与不布设内栓钉的试件CFST-K相比，布设内栓钉的试件CFST-KS的疲劳初裂寿命延长了94.8%，裂纹扩展寿命增加了95.9%，疲劳总寿命提高了95.1%。设置内栓钉没有改变钢管混凝土桁肋节点的疲劳初裂模式，但会导致裂纹在扩展过程中偏离相贯焊缝焊趾向主管管壁发展，甚至产生二次裂纹。最后，回归提出了钢管混凝土桁肋内栓钉节点的疲劳设计Shs-N曲线。

关键词：钢管混凝土拱桥桁肋节点内栓钉疲劳性能 S-N曲线

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钢管混凝土桁肋内栓钉相贯节点受力行为试验研究

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工程力学 2017年第9期34卷 150-157页

作者：刘君平陈津凯陈宝春福州大学土木工程学院福建福州350108 福建省交通建设工程试验检测有限公司福建福州350008

进行了主管内壁设置栓钉的钢管混凝土K形相贯节点(内栓钉节点)受力行为试验,同时进行了无内栓钉节点的对比试验。试验时在主管上施加压力,在两根支管上分别施加等量同步的压力和拉力。试验结果表明,该文节点的破坏为受压支管屈曲,荷载-... 详细信息

进行了主管内壁设置栓钉的钢管混凝土K形相贯节点(内栓钉节点)受力行为试验,同时进行了无内栓钉节点的对比试验。试验时在主管上施加压力,在两根支管上分别施加等量同步的压力和拉力。试验结果表明,该文节点的破坏为受压支管屈曲,荷载-受压支管变形曲线(N-S曲线)可分为弹性段和弹塑性段。无论有无内栓钉,主管焊接区域的应变都大于其他区域,它与荷载的关系曲线可分为弹性段和弹塑性段,而其余区域钢管均处于弹性状态。内栓钉不会改变主管钢管应变的分布规律,但是内栓钉的设置会减小主管钢管应变,表明内栓钉能将外力从钢管传递到管内混凝土,并且对应变集中的部位效果更显著。在主管轴向,应变主要集中在距离节点中心截面两侧各约2.7倍支管直径范围内;在主管环向,应变主要集中在圆心角-60°~60°区间。建议将此轴向与环向范围的应变集中区作为内栓钉的主要布设区域,区域外可以少布设或不布设。

关键词：钢管混凝土相贯节点内栓钉应变集中系数布设范围

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钢管混凝土节点内栓钉传力机理及对桁拱受力性能影响研究

钢管混凝土节点内栓钉传力机理及对桁拱受力性能影响研究

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作者：袁剑鸣福州大学

学位级别：硕士

钢管混凝土作为一种组合结构,其优越性在于钢管与核心混凝土能共同作用并提高整体承载能力,在实际工程中得到了广泛的应用。然而,由于温差效应、核心混凝土收缩以及施工质量等原因,钢管与核心混凝土的界面存在不同程度的脱粘,影响了二... 详细信息

钢管混凝土作为一种组合结构,其优越性在于钢管与核心混凝土能共同作用并提高整体承载能力,在实际工程中得到了广泛的应用。然而,由于温差效应、核心混凝土收缩以及施工质量等原因,钢管与核心混凝土的界面存在不同程度的脱粘,影响了二者的协同作用。对于钢管混凝土桁拱,脱粘使得腹杆内力无法传递给核心混凝土,严重影响其受力性能。为此,通过在节点处弦管内壁焊接栓钉(内栓钉),以解决脱粘所造成的节点传力问题。本文通过理论计算、试验及有限元分析,探讨钢管混凝土节点内栓钉传力机理及对桁拱受力性能影响,主要研究内容和结论如下:(1)对钢管混凝土脱粘产生原因及防治措施进行了总结分析,探讨了脱粘对钢管混凝土单圆管拱肋和桁式拱肋的影响。结果表明,钢管与核心混凝土的脱粘是难以避免的,温差效应及核心混凝土的收缩是导致脱粘的主要原因,单独的轴向压力作用基本不会引起脱粘。脱粘对桁式拱肋的影响比单圆管拱肋大。(2)开展了弦杆有无脱粘及是否设置内栓钉的钢管混凝土节点传力性能对比试验研究。结果表明,当脱粘出现后,腹杆内力无法顺利地传递给管内混凝土,脱粘对节点附近受力影响较大;在设置内栓钉后,无论弦杆是否出现脱粘,内栓钉都能将腹杆内力传递给管内混凝土,且对节点以下一倍腹杆直径范围内的影响最大;内栓钉的传力效果要优于完全粘结的传力效果;腹杆与弦杆管径比对内栓钉布置范围影响很小。(3)进行了内栓钉传力机理分析,结果表明,在弦杆轴向,弦杆钢管、内栓钉和管内混凝土主要受力区域集中在节点中心以上200mm及节点中心以下600mm范围内,弦杆与腹杆相交处受力较大;在弦杆环向,主要受力区域在节点中心-60°～60°范围内。(4)探讨了钢管混凝土节点内栓钉的设置方法,建议在弦杆环向,内栓钉主要均匀布置在节点中心-60°～60°范围内,在该范围外可以不予布置;在弦杆轴向,内栓钉布置在节点中心以上1倍腹杆直径及节点中心以下2倍腹杆直径范围内,且弦杆与腹杆相交处宜设置内栓钉。(5)以四川合江长江公路大桥为背景工程,建立了考虑钢管混凝土脱粘、设置内栓钉的有限元计算模型,分析了不同脱粘程度及设置内栓钉对其力学性能的影响。结果表明,拱肋脱粘长度对钢管与核心混凝土内力、桁拱变形和极限承载力的影响较大,对各弦杆的总轴力几乎没有影响,随着脱粘长度的增加,上下弦杆总弯矩分布更不均匀;在半跨均布荷载作用下,当脱粘位置位于荷载所在半拱的四分点及拱肋拱顶处时,脱粘对桁拱变形和极限承载力的影响较大。在桁拱脱粘范围内节点处设置内栓钉后,与完全粘结相比,桁拱刚度和极限承载力均有所提高,且设置内栓钉的节点数目越多,其提高程度越大。

关键词：钢管混凝土节点脱粘内栓钉传力机理桁拱力学性能

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总溪河大桥主桥结构设计

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桥梁建设 2016年第5期46卷 95-99页

作者：刘新华师少辉彭元诚中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430056

总溪河大桥主桥为上承式钢管混凝土桁架拱桥,计算跨径360m。主拱圈采用钢管混凝土与钢管组成的桁架式截面,弦管与腹杆、斜撑均采用新型的"栓焊结合"节点。拱上立柱采用排架式空心矩形截面钢箱结构,柱间采用横撑连接;立柱盖梁采用空心矩... 详细信息

总溪河大桥主桥为上承式钢管混凝土桁架拱桥,计算跨径360m。主拱圈采用钢管混凝土与钢管组成的桁架式截面,弦管与腹杆、斜撑均采用新型的"栓焊结合"节点。拱上立柱采用排架式空心矩形截面钢箱结构,柱间采用横撑连接;立柱盖梁采用空心矩形变截面钢箱结构。桥面系采用多主梁形式钢-混结合梁,钢纵梁、钢横梁均为焊接工字形截面;桥面板为普通钢筋混凝土预制板。毕节岸拱座采用扩大基础结合桩基础的形式,都格岸拱座采用常规的扩大基础形式。对该桥进行全桥静力分析,并对毕节岸拱座、钢管混凝土新型栓焊节点、主弦管节点内栓钉进行局部受力和试验研究,结果表明桥梁结构受力均满足规范要求。该桥整体采用无支架斜拉扣挂缆索吊装系统施工。

关键词：上承式桁架拱桥钢管混凝土拱肋主拱圈拱上建筑拱座桥面系新型栓焊节点内栓钉

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