耳板式钢—混凝土组合桁架节点力学性能试验研究

《耳板式钢—混凝土组合桁架节点力学性能试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第32卷，第6期中国铁道科学Vo1．32No．62011年11月CHINARAILWAYSCIENCENovember，2011文章编号：1001—4632(2011)06—0041-07耳板式钢一混凝土组合桁架节点力学性能试验研究周凌宇，张花，贺桂超(中南大学土木工程学院，湖南长沙410075)摘要：钢一混凝土组合桁架梁上弦端节点受力复杂，是组合桁架结构受力的关键部位。以西平铁路桥梁钢一混凝土组合桁架节点为原型，设计制作了3个耳板式节点的1：2缩尺模型，进行水平静力性能试验和有限元分析，研究钢一混凝土组合桁架节点的应变发展规律、极限承载力、破坏模式和荷载一位移曲线等力学性能。研究

2、表明：耳板式钢一混凝土组合桁架节点极限承载力和刚度满足设计要求；PBL连接件具有较好的抗剪能力；节点的薄弱部位为弦杆核心区混凝土；节点的破坏模式主要有弦杆混凝土开裂破坏、腹杆屈曲破坏、腹杆与耳板连接处屈服等，因此提高混凝土强度和节点配筋率，增加腹杆厚度有助于提高整个节点的承载力。关键词：钢一混凝土组合桁架梁；耳板式；组合节点；力学性能；试验研究；有限元分析中图分类号：U448．211：TU398．9；TU317．1文献标识码：A钢一混凝土组合桁架将钢与混凝土2种不同的以西安一平凉铁路上的后河村特大桥、马屋泾材料有机结合起来，对以受压为主的上、下弦杆采河特大桥、太峪大桥的桥梁端节点为

3、原型，考虑实用混凝土结构，可大幅度降低钢材用量，同时结构验室场地、加载能力、试件制作等因素，节点试验刚度较钢桁梁也明显提高，使得工程造价大为降模型的缩尺比选为1：2。为尽可能反映原型节点低，腹杆采用钢结构后，运营后的养护维修也更简的性能，试验模型在设计制作时考虑了几何相似、单方便，并可有效降低截面高度，应用范围更广，材料相似和受力状态相似，并以弦杆轴向应力相似施工简单，对地面交通影响降到最低[1{]。因此，为控制条件。为减少偶然误差，确保试验结果准钢一混凝土组合桁架梁桥有着广阔的应用前景。国确，共制做了3个相同的节点模型试件，其正视图外已进行了一些试验研究和成桥实例，而国内对此如图

4、1所示。50nt研究尚处于起步阶段_3]。西安一平凉铁路的后河村特大桥、马屋泾河特i螺柃大桥、太峪大桥受建筑高度和跨度的限制，采用1＼重堑孔801TI钢～混凝土组合桁架梁的结构形式。上下＼弦杆采用钢筋混凝土结构，下弦采用槽型全预应力1一混凝土梁的结构形式，上下弦杆之间用钢腹杆连7373．接，采用耳板式组合节点。目前，该类型节点工程实践国内尚无先例，对该类节点的承载力、工作性能的研究也属空白。为了确保桥梁节点的安全可靠，本文对耳板式组合桁架节点进行模型试验和研图1节点正视图(单位：mm)究。弦杆配筋如图2所示，各构件钢材性能指标见1试验设计表1。混凝土采用商品混凝土，设计强度等级为C

5、50，腹杆采用Q345钢材，耳板与腹杆的连接为1．1模型收稿日期：2011-04—20；修订日期：2011-09—06基金项目：国家自然科学基金资助项目(50708112)，铁道部科技研究开发计划项目(2008G007一C)作者简介：周凌宇(1973～)，男，湖南长沙人，副教授，博士。42中国铁道科学第32卷／＼’、／、＼／＼＼／／＼、＼}{＼／／、^＼／＼＼／‘(a】正面配筋图(b)1．培4面图2弦杆配筋图(单位：mm)表1各构件钢材尺寸和力学性能指标焊接，耳板与连接板采用M22高强螺栓连接。图3实验装置及试件1．2加载装置和加载制度1．3测试方案本试验通过油压千斤顶对弦杆一端进

6、行单调静力加载，试验装置见图3。试验采用地锚式自平衡试验过程中主要测试内容为：①弦杆混凝土、体系，试件固定在型钢混凝土底座上，同时为保证弦杆内置钢筋、腹杆、PBL键等的轴向应变；②节点核心区的3向应变；③桁架整体变位，包括竖节点弦杆只有水平位移，在弦杆两侧增加了竖向支撑杆和侧向支撑滑轮。向、水平向位移和倾角。由于节点破坏发生在弦杆核心处，故本文只给出该区域的应变片布置图，如节点模型试件设计荷载为2000kN，为观察节点破坏情况及破坏后工作状态，试验中将加载至图4所示。5000kN。试验过程采用分级加载制度，在初始阶段，每级荷载为400kN；在2000～3000kN阶2试验结果段，每

7、级荷载为200kN；在3000～5000kN阶2．1典型试验曲线段，每级荷载减为100kN。弦杆自由端中点荷载一位移曲线如图5所示。(a)混凝土弦杆前表面应变测点布置图Co)耳板应变测点图图4应变片布置示意图(单位：mm)第6期耳板式钢一混凝土组合桁架节点力学性能试验研究432．2节点试件破坏模式当荷载加到4000kN时，所有应变测点均处于弹性状态，荷载位移曲线呈线性。当加载到4200kN时，主受压腹杆拐角处混凝土首先出现裂缝[图6(a)]；继续加载至4300kN时，