连续墙-腰梁-支撑钢筋混凝土节点力学性能数值分析及优化研究

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为提高施工效率,践行绿色施工理念,在广州市某装配式地铁车站工程中,临时支护结构中的地下连续墙-腰梁-支撑连接节点将作为车站结构的永久墙梁节点,因此该节点连接的可靠性影响着车站结构的整体安全。该连接节点分别采用了钢筋接驳器连接方法以及预埋钢板连接方法,然而,目前关于该类连接节点力学性能的研究仍较少,且采用不同连接方式的节点力学性能存在较大差异,因此该节点的力学性能仍有待进一步研究。本文基于该工程项目,结合已有的足尺连接节点试验,采用数值模拟方法探究了钢板连接节点和接驳器连接节点力学性能的异同。首先根据已有试验数据验证了数值模型的合理性,进而探讨了影响节点力学性能的因素,并给出相关优化建议。最后基于数值计算结果建立节点恢复力模型,为该新型装配式地铁车站的整体弹塑性分析提供参考依据。本文主要的研究内容与取得的成果如下:1.对已有试验数据进行深入分析,认为节点在静载作用下的裂缝发展规律可分为三个阶段,总结其破坏模式为弯剪破坏,根据其破坏模式采用层状纤维梁法计算了节点的理论承载力,计算结果表明该方法能够较好地预测节点在静载作用下的极限承载力;2.基于ABAQUS有限元计算软件建立了节点的三维有限元模型,对数值模型的计算结果进行了参数敏感性分析,通过与试验结果中的荷载-位移曲线,裂缝开展规律以及钢筋应力分布情况进行对比,验证了数值模型的合理性。在此基础上,探究了支撑轴压比、配筋率等参数对节点静载力学性能的影响,分析认为钢筋接驳器连接构件的轴压比应控制在0.30以下,而钢板连接构件的轴压比应控制在0.21以下;3.基于OpenSees有限元软件建立了节点的有限元模型,在验证模型合理性的基础上,探究了支撑配筋率,支撑轴压比和混凝土强度对节点力学性能的影响,计算结果表明钢筋接驳器连接构件的耗能能力主要与支撑配筋率相关,而钢板连接构件的耗能能力与支撑配筋率、轴压比及混凝土强度均相关;4.基于数值模型计算结果,采用回归分析的方法建立节点恢复力模型。结果表明采用三折线骨架模型及六折线滞回规则能够较好地描述节点的滞回特性,节点的刚度退化规律可用对数函数或指数函数拟合,所建立的恢复力模型可为该新型装配式地铁车站的整体弹塑性分析提供有益参考。
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