钢桁架-混凝土组合梁桁板节点刚度计算

以低碳环保的桥梁建造与发展为契机,为深入探究钢桁架-混凝土给合梁三维桁杆结构大型节点板(桁板节点)的稳定性能及其对整体结构性能的影响,构建了三维桁板节点实体精细化模型和考虑桁杆焊接节点实际刚度的梁-实体组合结构精细化模型。计算得到了钢桁梁焊接节点连接处腹杆、弦杆及平联分别绕强轴和弱轴的弯矩-转角关系曲线,分析了影响桁板节点转动刚度的敏感参数,揭示了桁板节点初始刚度随节点板厚度、轴压比以及焊接温差应力的变化规律,建立了板节点刚度计算方法。在此基础上,研究了节点板厚度、轴压比以及焊接温差应力引起桁板节点转动刚度变化对钢桁架-混凝土组合梁整体稳定性能的影响,获取其整体结构的安全储备,提出了桁板节点刚度对整体结构稳定性能影响公式。研究结果表明:钢桁梁焊接节点半刚性特征较为明显。杆件沿截面强轴方向转动时,具有较大的强度和抗弯刚度;而沿弱轴方向转动时,杆件的强度和刚度均较小。节点板厚度由20增加至40 mm时,桁板节点初始刚度增加了39.49%,极限转角减少了46.40%,结构第1阶屈曲特征值增加了342.95%;轴压比由0增加至0.8时,桁板节点初始刚度下降了12.20%,极限转角减少了24.43%,结构第1阶屈曲特征值减小了55.48%;考虑焊接温差应力时,桁板节点初始刚度下降了8.63%,极限转角减少了26.01%,结构第1阶屈曲特征值减小了4.90%。所提公式简单实用,研究成果可为钢桁架-混凝土组合梁的全寿命设计与建造提供理论依据。