约束混凝土拱架套管节点压弯性能研究与工程建议

"本文主要研究了约束混凝土拱架套管节点在压弯作用下的承载特性，通过室内试验和数值模拟，分析了不同构造参数和偏心加载对节点力学性能和破坏模式的影响，提出了一种评价节点经济性的指标，并给出了工程设计建议。" 在建筑工程和隧道工程中，约束混凝土拱架被广泛应用，而套管节点作为其关键组成部分，其设计和施工对于整体结构的安全性和经济性至关重要。针对现场应用中套管节点设计保守、施工难度大的问题，本研究采用实验和数值模拟相结合的方法进行了深入研究。 1. 试验与分析结果显示，套管节点在压弯组合作用下，表现出两阶段的工作模式和变形破坏模式。第一阶段为弹性阶段，节点能够承受较小的荷载并保持线性变形；第二阶段进入弹塑性阶段，节点开始出现局部塑性变形；最后是塑性阶段，随着荷载增加，节点出现显著的塑性变形直至破坏。 2. 应力集中现象在节点与拱架接触区域尤为明显，导致试件呈现出折线形的破坏模式。这种破坏形式提示设计者需要考虑局部应力分布的不均匀性，优化节点设计以减少应力集中。 3. 荷载-位移曲线揭示了套管节点的典型力学行为，包括弹性阶段、弹塑性阶段和塑性阶段。在轴压承载力方面，与无套管节点相比，套管节点的承载力降低了约19.4%，这提示在设计时需要考虑套管对承载能力的影响。 4. 研究得到了不同套管节点参数的M-N曲线，即弯矩-轴力曲线，这些曲线对于理解节点的承载性能具有重要意义。同时，提出了经济性指标β1和β2，这两个指标量化了套管节点的强度性能与经济成本之间的关系，为工程设计提供了定量依据，使得在满足结构安全的同时可以兼顾经济效益。 5. 基于以上研究成果，文章给出了套管节点设计的建议，旨在改善节点性能，简化施工过程，并降低工程成本，这对于实际工程中的套管节点设计具有重要的参考价值。 这项研究深化了我们对约束混凝土拱架套管节点压弯承载特性的理解，提供了设计优化和施工改进的科学依据，对提升工程质量和效率具有积极意义。