曲线形钢管混凝土桁架结构的工作机理研究

建立曲线形钢管混凝土桁架结构受力全过程分析的计算模型，并通过典型曲线形钢管混凝土桁架试件的试验进行验证。采用有限元模型，细致剖析曲线形钢管混凝土桁架结构的工作机理和力学实质，如桁架结构的破坏模态、腹杆的剪切变形、弦杆的受力性能以及结构的极限承载能力和变形特性等。分析曲线形钢管混凝土桁架结构的矢跨比、曲线形结构的轴线形式、竖向荷载分布形式和腹杆类型等重要参数的影响规律。对曲线形钢管混凝土桁架结构的刚度折减、承载力简化计算模型进行分析。研究曲线形钢管混凝土桁架结构的构造措施，如弦杆和腹杆的钢管径厚比、腹杆布置方式以及腹杆交角等的确定原则及其对整体结构受力性能的影响规律。通过对理论计算结果进行分析和归纳，提出曲线形钢管混凝土桁架结构的刚度和承载力简化计算方法，并给出合理的构造措施设计建议，以期为有关工程应用和设计规程的制订提供参考。

本项目研究工作按计划完成。.基于项目工作的开展，进行了典型曲线形钢管混凝土桁架结构力学性能的试验研究，建立了曲线形钢管混凝土桁架结构受力全过程分析的数值模型，模型得到试验结果的验证。采用有限元模型，细致得剖析了曲线形钢管混凝土桁架结构的工作机理和力学实质，如桁架结构的破坏模态、腹杆的剪切变形、弦杆的受力性能以及结构的极限承载能力和变形特性等。分析了影响曲线形钢管混凝土桁架结构力学性能主要参数的影响规律。研究了钢管混凝土桁架结构的构造措施，如弦杆和腹杆的钢管径厚比、腹杆布置方式以及腹杆交角等的确定原则及其对整体结构受力性能的影响规律。在此基础上提出了曲线形钢管混凝土桁架结构的刚度和承载力简化计算方法，并给出了构造措施设计方法。本项目还对钢管混凝土桁架结构的一些其他关键问题开展了深入研究，具体内容包括：1）进行了钢管混凝土抗拉构件的试验研究和数值分析，提出了钢管混凝土在轴拉荷载作用下的承载力和刚度计算方法；2）开展了钢管混凝土K形节点的节点区局部受压，以及钢管混凝土轴心、偏心局部受压性能的试验研究，分析了其典型破坏形态和重要参数的影响；3）进行了带初始缺陷的钢管混凝土构件在压、弯荷载下的试验研究和数值分析，研究了初始缺陷对其破坏模态、承载能力和抗弯刚度的影响。此外，结合项目实际需求，还开展了斜向、锥形钢管混凝土构件的力学性能试验，研究了该类构件的承载力实用验算方法。.本项目的部分研究结果已为国家行业标准《拱形钢结构技术规程 JGJ/T 249-2011》采纳，可为有关工程应用和设计规程的制订提供依据。结合项目研究工作，已发期刊论文8篇(其中SCI收录7篇，EI收录1篇)，重要国际会议论文4篇（其中特邀报告2篇）。获批国家专利两项（其中发明专利1项，实用新型专利1项）。有2名博士后、3名博士研究生和1名硕士研究生参加了本项目的研究工作。