鋼管樁因其承載能力高、施工工序簡(jiǎn)單而廣泛運(yùn)用于我國(guó)港口碼頭樁基工程中,為了確保鋼管樁與碼頭上部結(jié)構(gòu)橫梁連接的可靠性,通常情況下會(huì)以焊接的方式在樁頂位置處焊接一道或多道剪力鍵,然后再在樁頂現(xiàn)澆一段樁芯混凝土,剪力鍵與樁芯混凝土和鋼管之間共同形成受力體系,起到了傳遞荷載的作用。然而,鋼管樁剪力鍵的受力機(jī)制較為復(fù)雜,在我國(guó)現(xiàn)行的規(guī)范中還未形成相應(yīng)的定論,但剪力鍵作為傳遞荷載的重要途徑對(duì)其受力機(jī)制分析迫在眉睫。其中一個(gè)重難點(diǎn)問(wèn)題就是在多對(duì)鍵的情況下各鍵之間分配系數(shù)的確定。鑒于此,本文以Gebman的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為依托,在軸壓的工況下,基于拉壓桿模型理論對(duì)各鍵的分配系數(shù)做了嘗試性的理論探索,并建立了鋼管樁剪力鍵的有限元模型,將理論計(jì)算結(jié)果、數(shù)值模擬結(jié)果和Gebman的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果相比較,其結(jié)果顯示計(jì)算結(jié)果精度較高。分配系數(shù)的確定不僅為推求樁芯混凝土的應(yīng)力分布函數(shù)打下了基礎(chǔ),也為多對(duì)剪力鍵的設(shè)計(jì)提供了參考。具體研究?jī)?nèi)容如下:（1）根據(jù)鋼管樁剪力鍵樁芯混凝土的受力特征及其應(yīng)力的傳遞模式,結(jié)合拉壓桿模型理論恰當(dāng)考慮鋼管壁對(duì)樁芯的約束作用,將其計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值、數(shù)模值作對(duì)比,其結(jié)果吻合較好,說(shuō)明該方法用于確... 

【文章來(lái)源】：重慶交通大學(xué)重慶市

【文章頁(yè)數(shù)】：102 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

節(jié)點(diǎn)連接示意圖

15Ast——充當(dāng)拉壓桿普通鋼筋截面面積；Aps——充當(dāng)拉桿的預(yù)應(yīng)力鋼筋截面。以上公式對(duì)桿和節(jié)點(diǎn)的尺寸做了詳細(xì)的闡述，下一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就是如何準(zhǔn)確地確定桿的水平角度。為此SubediN.K[55,56]通過(guò)大量數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)其做了詳細(xì)的概述，并提出相應(yīng)的評(píng)判法則。概括起來(lái)主要分為四種：(1)荷載路徑法；(2)應(yīng)力跡線法；(3)最小應(yīng)變能準(zhǔn)則法；(4)最大強(qiáng)度準(zhǔn)則法。荷載路徑法和應(yīng)力跡線法在設(shè)計(jì)當(dāng)中運(yùn)用極為廣泛，二者的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法都比較接近，具體通過(guò)以下兩個(gè)例子分別來(lái)說(shuō)明。(1)荷載路徑法荷載路徑是指某一方向上的荷載從作用點(diǎn)位置至D區(qū)邊界力位置的傳遞通道。一般用于結(jié)構(gòu)幾何形體和荷載作用相對(duì)簡(jiǎn)單的情況。圖2.3荷載傳遞路徑從圖2.3可看出，在外加荷載作用下，壓應(yīng)力從頂部傳遞到底部，由于豎向受壓，在底部的橫向上將會(huì)產(chǎn)生較大的橫向拉應(yīng)力，如圖2.3（b）所示。根據(jù)其應(yīng)力或者荷載傳遞的路徑，從而達(dá)到配筋的目的，如圖2.3（c）所示。分別采用拉壓桿對(duì)其進(jìn)行受力的等效替代。(2)應(yīng)力跡線法對(duì)于幾何形體相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，往往借助結(jié)構(gòu)受力的應(yīng)力軌跡線來(lái)指導(dǎo)STM模型的建立。應(yīng)力軌跡線反映的是結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力傳遞的路徑，以此來(lái)保證拉桿、壓桿的走向，如牛腿的受力模式。

16圖2.4牛腿應(yīng)力分布模式圖從圖2.4不難看出，在荷載p的作用下，牛腿的內(nèi)部形成了橫向和豎向的應(yīng)力曲線，為了精確模擬牛腿的受力情況而又達(dá)到簡(jiǎn)化計(jì)算的目的，將其受力模型簡(jiǎn)化為兩根桿件結(jié)構(gòu)如圖2.4所示。從上述例子不難看出，無(wú)論是荷載路徑法還是應(yīng)力跡線法其實(shí)質(zhì)都是要滿足拉桿和壓桿的軸線與應(yīng)力軌跡線盡量重合。拉壓桿的角度主要通過(guò)構(gòu)件中應(yīng)力傳遞的路徑來(lái)確定，在實(shí)際的配筋過(guò)程中，配筋的角度與計(jì)算的角度往往不能完全的一致，為了保證計(jì)算的精確性，相應(yīng)的規(guī)范對(duì)其進(jìn)行了規(guī)定，要求二者的取值不應(yīng)超過(guò)15°，同時(shí)還應(yīng)該滿足最小應(yīng)變能準(zhǔn)則。2.3基于拉壓桿模型對(duì)深梁受力的分析為了更充分地認(rèn)識(shí)和了解拉壓桿模型的運(yùn)用，采用深梁的例子進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)短的介紹。在拉壓桿模型規(guī)范中，對(duì)深梁的受力做了較為詳細(xì)的規(guī)定，規(guī)定跨度與高度之比L/h≤2。為了探析深梁內(nèi)部荷載傳遞的應(yīng)力路徑，將深梁的下端加裝兩個(gè)限位移支座，如下圖所示。p圖2.5深梁應(yīng)力曲線圖從圖2.5中可較為明顯的看出，在均布荷載p的作用下，深梁內(nèi)部的應(yīng)力流（如紅色線所示）由頂端逐漸向支座所在位置處集中。不難看出，深梁的壓應(yīng)力曲線主要集中在兩側(cè)，而中間幾乎不受力的作用，故在設(shè)計(jì)中對(duì)深梁受力機(jī)制的分析

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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