鋼管樁因其承載能力高、施工工序簡單而廣泛運用于我國港口碼頭樁基工程中,為了確保鋼管樁與碼頭上部結(jié)構(gòu)橫梁連接的可靠性,通常情況下會以焊接的方式在樁頂位置處焊接一道或多道剪力鍵,然后再在樁頂現(xiàn)澆一段樁芯混凝土,剪力鍵與樁芯混凝土和鋼管之間共同形成受力體系,起到了傳遞荷載的作用。然而,鋼管樁剪力鍵的受力機(jī)制較為復(fù)雜,在我國現(xiàn)行的規(guī)范中還未形成相應(yīng)的定論,但剪力鍵作為傳遞荷載的重要途徑對其受力機(jī)制分析迫在眉睫。其中一個重難點問題就是在多對鍵的情況下各鍵之間分配系數(shù)的確定。鑒于此,本文以Gebman的實測數(shù)據(jù)為依托,在軸壓的工況下,基于拉壓桿模型理論對各鍵的分配系數(shù)做了嘗試性的理論探索,并建立了鋼管樁剪力鍵的有限元模型,將理論計算結(jié)果、數(shù)值模擬結(jié)果和Gebman的實測數(shù)據(jù)結(jié)果相比較,其結(jié)果顯示計算結(jié)果精度較高。分配系數(shù)的確定不僅為推求樁芯混凝土的應(yīng)力分布函數(shù)打下了基礎(chǔ),也為多對剪力鍵的設(shè)計提供了參考。具體研究內(nèi)容如下:（1）根據(jù)鋼管樁剪力鍵樁芯混凝土的受力特征及其應(yīng)力的傳遞模式,結(jié)合拉壓桿模型理論恰當(dāng)考慮鋼管壁對樁芯的約束作用,將其計算結(jié)果與實測值、數(shù)模值作對比,其結(jié)果吻合較好,說明該方法用于確... 

【文章來源】：重慶交通大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

節(jié)點連接示意圖

15Ast——充當(dāng)拉壓桿普通鋼筋截面面積；Aps——充當(dāng)拉桿的預(yù)應(yīng)力鋼筋截面。以上公式對桿和節(jié)點的尺寸做了詳細(xì)的闡述，下一個關(guān)鍵點就是如何準(zhǔn)確地確定桿的水平角度。為此SubediN.K[55,56]通過大量數(shù)值模擬實驗對其做了詳細(xì)的概述，并提出相應(yīng)的評判法則。概括起來主要分為四種：(1)荷載路徑法；(2)應(yīng)力跡線法；(3)最小應(yīng)變能準(zhǔn)則法；(4)最大強(qiáng)度準(zhǔn)則法。荷載路徑法和應(yīng)力跡線法在設(shè)計當(dāng)中運用極為廣泛，二者的設(shè)計思路和設(shè)計方法都比較接近，具體通過以下兩個例子分別來說明。(1)荷載路徑法荷載路徑是指某一方向上的荷載從作用點位置至D區(qū)邊界力位置的傳遞通道。一般用于結(jié)構(gòu)幾何形體和荷載作用相對簡單的情況。圖2.3荷載傳遞路徑從圖2.3可看出，在外加荷載作用下，壓應(yīng)力從頂部傳遞到底部，由于豎向受壓，在底部的橫向上將會產(chǎn)生較大的橫向拉應(yīng)力，如圖2.3（b）所示。根據(jù)其應(yīng)力或者荷載傳遞的路徑，從而達(dá)到配筋的目的，如圖2.3（c）所示。分別采用拉壓桿對其進(jìn)行受力的等效替代。(2)應(yīng)力跡線法對于幾何形體相對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，往往借助結(jié)構(gòu)受力的應(yīng)力軌跡線來指導(dǎo)STM模型的建立。應(yīng)力軌跡線反映的是結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力傳遞的路徑，以此來保證拉桿、壓桿的走向，如牛腿的受力模式。

16圖2.4牛腿應(yīng)力分布模式圖從圖2.4不難看出，在荷載p的作用下，牛腿的內(nèi)部形成了橫向和豎向的應(yīng)力曲線，為了精確模擬牛腿的受力情況而又達(dá)到簡化計算的目的，將其受力模型簡化為兩根桿件結(jié)構(gòu)如圖2.4所示。從上述例子不難看出，無論是荷載路徑法還是應(yīng)力跡線法其實質(zhì)都是要滿足拉桿和壓桿的軸線與應(yīng)力軌跡線盡量重合。拉壓桿的角度主要通過構(gòu)件中應(yīng)力傳遞的路徑來確定，在實際的配筋過程中，配筋的角度與計算的角度往往不能完全的一致，為了保證計算的精確性，相應(yīng)的規(guī)范對其進(jìn)行了規(guī)定，要求二者的取值不應(yīng)超過15°，同時還應(yīng)該滿足最小應(yīng)變能準(zhǔn)則。2.3基于拉壓桿模型對深梁受力的分析為了更充分地認(rèn)識和了解拉壓桿模型的運用，采用深梁的例子進(jìn)行一個簡短的介紹。在拉壓桿模型規(guī)范中，對深梁的受力做了較為詳細(xì)的規(guī)定，規(guī)定跨度與高度之比L/h≤2。為了探析深梁內(nèi)部荷載傳遞的應(yīng)力路徑，將深梁的下端加裝兩個限位移支座，如下圖所示。p圖2.5深梁應(yīng)力曲線圖從圖2.5中可較為明顯的看出，在均布荷載p的作用下，深梁內(nèi)部的應(yīng)力流（如紅色線所示）由頂端逐漸向支座所在位置處集中。不難看出，深梁的壓應(yīng)力曲線主要集中在兩側(cè)，而中間幾乎不受力的作用，故在設(shè)計中對深梁受力機(jī)制的分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]鋼管混凝土構(gòu)件在復(fù)雜受力狀態(tài)下的工作機(jī)理研究[D]. 堯國皇.福州大學(xué) 2006

碩士論文
[1]港工鋼管樁剪力鍵優(yōu)化設(shè)計研究[D]. 郭銀.重慶交通大學(xué) 2018
[2]港工鋼管樁與上部結(jié)構(gòu)剪力鍵連接方式的設(shè)計方法研究[D]. 李倩.重慶交通大學(xué) 2014
[3]海工鋼管構(gòu)件對接焊縫應(yīng)力集中系數(shù)分析[D]. 齊趙敏.重慶交通大學(xué) 2013
[4]鋼管混凝土樁的力學(xué)性能研究[D]. 汪春雨.沈陽工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號：3389944