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阵列式布设内栓钉的钢管混凝土K型节点足尺模型疲劳性能研究
文献摘要：
为研究阵列式布设内栓钉的钢管混凝土K型(CFST KS)节点疲劳性能,进行CFST KS节点和不布设内栓钉的钢管混凝土K型节点(CFST K)足尺模型的疲劳试验和有限元研究,对比分析了2种节点的热点应力分布、疲劳裂纹扩展过程和疲劳破坏模式,研究了内栓钉布设区域与排布方式对热点应力的影响,采用基于热点应力的S-N曲线探讨疲劳寿命的判定标准与疲劳寿命评价方法.结果 表明:CFST KS节点的热点应力宜采用3点外插法计算,最大热点应力位于冠点处;CFST KS节点的疲劳性能演化过程可以分为疲劳裂纹的萌生、扩展和破坏三个阶段,CFST KS节点较CFST K节点在裂纹扩展阶段荷载反复次数更高,在裂纹破坏阶段疲劳裂纹的扩展速率更低,由于布设了内栓钉,疲劳裂纹扩展至鞍点附近后不再继续沿着相贯线方向扩展,而往主管环向且与主管轴线呈一定角度发展;建议采用CFST K节点冠点应变峰值变化15％对应的荷载反复次数作为疲劳破坏的判定基准;提出了基于热点应力的CFST K节点疲劳设计S-N曲线,并依据S-N曲线预测在同等热点应力幅下,布设内栓钉可以使CFST K节点的疲劳寿命提高45％;减少支管侧内栓钉的轴向间距和径向间距可以提高节点的疲劳性能,非支管侧的栓钉布置、栓钉的尺寸以及栓钉的轴向布置范围对疲劳性能的影响较小,栓钉的轴向布置范围对栓钉自身的受力状态有所影响;基于CFST KS节点静力与疲劳性能提出了内栓钉的合理布置形式.
文献关键词：
钢管混凝土K型节点;栓钉;疲劳性能试验;热点应力;应力集中系数;疲劳寿命
中图分类号：
作者姓名：
吴庆雄;郑樵风;陈康明;中村聖三;吴志添
作者机构：
福州大学土木工程学院,福建福州350116;福州大学福建省土木工程多灾害防治重点实验室,福建福州350116;福州大学工程结构福建省高校重点实验室,福建福州350116;长崎大学,日本长崎852-8521
文献出处：
引用格式：
[1]吴庆雄;郑樵风;陈康明;中村聖三;吴志添-.阵列式布设内栓钉的钢管混凝土K型节点足尺模型疲劳性能研究)[J].土木工程学报,2022(02):31-49,72
A类：
B类：
阵列式,布设,栓钉,钢管混凝土,足尺模型,CFST,KS,疲劳试验,有限元研究,热点应力分布,疲劳裂纹扩展,疲劳破坏模式,设区,排布方式,判定标准,疲劳寿命评价,寿命评价方法,外插,应力位,性能演化,萌生,复次,扩展速率,鞍点,相贯线,轴线,疲劳设计,应力幅,轴向间距,高节,受力状态,静力,合理布置,布置形式,疲劳性能试验,应力集中系数
AB值：
0.239017
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