不同加强措施对N形节点疲劳性能影响研究

李德臣; 吴庆雄; 管锡琨; 孙晓洲; 韩雨晓; 王帅

doi:10.13969/j.jzgjgjz.20240401002

建筑钢结构进展 ›› 2025, Vol. 27 ›› Issue (09) : 91 -100. DOI: 10.13969/j.jzgjgjz.20240401002

不同加强措施对N形节点疲劳性能影响研究

李德臣, 吴庆雄, 管锡琨, 孙晓洲, 韩雨晓, 王帅

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摘要

为明确拉杆内“仅填充混凝土”与“管内填充混凝土+布置栓钉”两种加强措施对N形相贯节点疲劳性能的影响，文中以一座四跨下承式钢管混凝土（concrete-filled steel tubular,CFST）桁式拱桥为研究对象，建立了全桥杆系模型，通过疲劳分析识别出受力最不利的N形节点；随后以该最不利N形节点为研究对象，分别建立了钢管、CFST与带栓钉CFST的N形节点的有限元实体分析模型，对比分析了三类节点的受力性能差异，讨论了三类节点疲劳性能差异的机理；并对带栓钉CFST的N形节点其栓钉布置形式进行了优化。结果表明：N形节点的有限元分析模型具有一定参考价值且计算结果偏安全；钢管竖向刚度不是影响热点应力分布的主要因素，内填混凝土是使得钢管N形节点热点应力分布变化的关键因素；内填混凝土有效限制了主管径向的变形，很好地缓解了主管因刚度不足而产生的应力集中现象；内置栓钉能够使混凝土与钢管更好地共同受力，且能降低钢管热点应力值；栓钉布置较为合理的参数方案为：栓钉间距布置率τ取0.45，栓钉直径变化率β取0.026，栓钉长度变化率γ取0.13；不同加强措施下，带栓钉CFST的N形节点的抗疲劳性能最优。