大跨劲性骨架钢管混凝土拱桥新型栓焊节点叠合构件偏压力学性能研究

摘要

在地形复杂、条件恶劣地区的大跨钢管混凝土拱桥建设中，拱肋采取传统焊缝连接施工难度高且节点质量无法保障.在此基础上提出了一种新型栓焊节点，有效降低施工难度的同时保障了节点质量.采用钢管混凝土新型栓焊节点与外包混凝土组成的劲性骨架（叠合构件）作为拱肋不仅能提升结构承载力，还能改善节点与外包混凝土之间的黏结性能，具有广阔应用前景.由于拱肋受力特点为小偏心受压，为研究钢管混凝土新型栓焊叠合构件的偏压力学性能，开展了缩尺钢管混凝土叠合构件偏压试验，研究不同节点形式下（焊缝连接、栓焊连接）叠合构件之间的力学性能差异，并通过有限元分析进一步探讨了叠合构件的力学行为以及栓焊节点设计的影响.结果表明，小偏压下钢管混凝土部分提供叠合构件的主要承载力，增加外包混凝土中配筋数量能有效提高叠合构件承载力.新型栓焊节点在满足节点安全施工的前提下为叠合构件提供了更加优良的节点性能，提高节点稳定性的同时增强了节点与外包混凝土之间的相互作用，保证叠合构件承载力的同时又提升了延性.当采用钢管混凝土栓焊节点连接形式时，栓焊弧长比应控制在2.00以内.

关键词

劲性骨架钢管混凝土拱桥 / 栓焊节点 / 叠合构件 / 偏压 / 力学性能 / 数值分析

基金资助

青年人才托举工程资助项目（YESS20210178）; 广西重点研发计划资助项目（桂科AB22036007）; 广西高校引进海外高层次人才“百人计划”; 广西大学自然科学与技术创新发展倍增计划（2023BZRC020）