基于結(jié)構(gòu)整體行為的鋼管節(jié)點(diǎn)非剛性性能

鋼管（圓管和方矩管）是大跨度公共建筑、中高層建筑中廣泛應(yīng)用的構(gòu)件型式。本項(xiàng)目以相貫式和貫通式兩類鋼管非剛性節(jié)點(diǎn)為對(duì)象，以試驗(yàn)和有限元分析為主要手段，研究影響節(jié)點(diǎn)剛度的幾何特征參數(shù)和性能表達(dá)參數(shù)，構(gòu)建節(jié)點(diǎn)剛度的參數(shù)化模型，并基于考慮半剛性效應(yīng)的鋼管結(jié)構(gòu)整體分析，建立可供工程設(shè)計(jì)應(yīng)用的非剛性節(jié)點(diǎn)剛度判定準(zhǔn)則。針對(duì)若干種幾何型式節(jié)點(diǎn)，在建筑結(jié)構(gòu)中引入計(jì)及彎矩作用的承載力公式。研究鋼管非剛性節(jié)點(diǎn)在地震荷載

無(wú)縫橋取消了伸縮裝置，使用性能好，維護(hù)費(fèi)用少，是一種可持續(xù)性發(fā)展的橋梁，在我國(guó)正逐漸推廣應(yīng)用。無(wú)縫橋橋臺(tái)及梁端節(jié)點(diǎn)受力復(fù)雜，是影響無(wú)縫橋全橋受力性能的關(guān)鍵。本項(xiàng)目提出一種適用于混凝土樁基橋臺(tái)無(wú)縫橋的半剛性節(jié)點(diǎn)。通過(guò)開展節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究和全橋振動(dòng)臺(tái)陣試驗(yàn)研究，并結(jié)合有限元進(jìn)行拓展分析，研究采用半剛性節(jié)點(diǎn)的無(wú)縫橋受力性能。探明半剛性節(jié)點(diǎn)受力機(jī)理、傳力模式和滯回性能，提出半剛性節(jié)點(diǎn)剛度計(jì)算方法；掌握全橋地震響應(yīng)特性、破壞模式、內(nèi)力分布規(guī)律與傳遞機(jī)制；提出采用半剛性節(jié)點(diǎn)進(jìn)行橋梁無(wú)縫化改造計(jì)算方法和設(shè)計(jì)建議。本研究可為實(shí)際工程應(yīng)用推廣奠定理論基礎(chǔ)，推動(dòng)既有橋梁無(wú)縫化改造技術(shù)的進(jìn)步，為無(wú)伸縮縫橋梁規(guī)范的制定提供參考與借鑒。項(xiàng)目對(duì)促進(jìn)我國(guó)橋梁可持續(xù)發(fā)展具有重要的社會(huì)意義和應(yīng)用價(jià)值。

弦支結(jié)構(gòu)是用剛性結(jié)構(gòu)層取代張拉整體上弦網(wǎng)格而得到的新型雜交結(jié)構(gòu)體系。以圓形平面的弦支穹頂結(jié)構(gòu)為主，對(duì)包括適用于矩瑚等各種平面的弦支結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行找形分析、預(yù)應(yīng)力優(yōu)化、極限承載力計(jì)算、抗震性能分析及靜動(dòng)力穩(wěn)定的理論分析，在節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)、模型試驗(yàn)及中試工程研究基礎(chǔ)上，提出設(shè)計(jì)理論、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和施工方法，為應(yīng)用高效結(jié)構(gòu)體系奠定基礎(chǔ)。 2100433B

無(wú)縫橋橋臺(tái)及梁端節(jié)點(diǎn)受力復(fù)雜，是影響無(wú)縫橋全橋受力性能的關(guān)鍵。本項(xiàng)目提出一種半剛性節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造由包裹著橡膠套的鋼棒、橡膠墊和混凝土組成，橡膠套與橡膠墊能夠發(fā)揮自身材料特性，替代伸縮縫適應(yīng)橋梁變形，同時(shí)取消墩上支座布置，既提高橋梁耐久性，又可減少橋梁后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。為了解半剛性節(jié)點(diǎn)傳力機(jī)理和剛度計(jì)算方法，以及采用半剛性節(jié)點(diǎn)的無(wú)縫橋受力性能，開展考慮不同構(gòu)造參數(shù)的15個(gè)半剛性節(jié)點(diǎn)足尺模型試驗(yàn)研究和采用墩梁半剛性連接的1:2縮尺模型振動(dòng)臺(tái)三臺(tái)陣試驗(yàn)研究，并結(jié)合有限元進(jìn)行拓展分析。結(jié)果表明，半剛性節(jié)點(diǎn)能很好地利用鋼棒的彎曲能力和橡膠套的壓縮能力，影響半剛性節(jié)點(diǎn)剪切剛度的主要參數(shù)為鋼棒直徑、橡膠套厚度；影響半剛性節(jié)點(diǎn)抗彎剛度的主要參數(shù)為鋼棒直徑、鋼棒根數(shù)和橡膠套厚度。建立了考慮不同鋼棒直徑、不同橡膠套厚度的雙參數(shù)節(jié)點(diǎn)剪切剛度和抗彎剛度計(jì)算公式，能較準(zhǔn)確地計(jì)算半剛性連接節(jié)點(diǎn)的剛度。地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果表明，采用半剛性節(jié)點(diǎn)的無(wú)縫橋在臺(tái)頂位置的響應(yīng)均大于墩頂位置的響應(yīng)，墩梁半剛性節(jié)點(diǎn)可以消耗地震波輸入結(jié)構(gòu)的能量，對(duì)整體橋的抗震起到積極作用。單向地震作用下加速度峰值和位移峰值與雙向地震作用下的數(shù)值變化不超過(guò)1%和3%，在地震計(jì)算過(guò)程中可以對(duì)縱橋向和橫橋向地震作用進(jìn)行單獨(dú)分析。比較墩梁固結(jié)整體橋、墩梁半剛接整體橋和墩梁設(shè)支座整體橋三個(gè)不同結(jié)構(gòu)體系的地震響應(yīng)特性，在相同地震力作用下，墩梁半剛接整體橋受力最合理。本項(xiàng)目研究結(jié)果可用于指導(dǎo)采用半剛性節(jié)點(diǎn)的無(wú)縫橋設(shè)計(jì)，可為實(shí)際工程應(yīng)用推廣奠定理論基礎(chǔ)，豐富我國(guó)無(wú)縫橋的結(jié)構(gòu)型式，對(duì)我國(guó)橋梁可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。 2100433B