1).选题背景及意义

由于钢结构^[1]具有自重轻、强度高、塑性及韧性好、抗震性能优越、装配化程度高、耐久性好、造型美观等众多优点，经过了数百年的实践与发展，在建筑、交通、航天、军事等各个领域都得到了广泛的应用，是大型结构的首要选择。

钢管拱桥的节点形式众多，其中直接焊接的相贯节点是主要连接形式之一，相贯节点作为一种重要的节点形式目前已经广泛应用于大跨空间结构中，比如武汉火车站^[2]，北京大兴国际机场^[3]。相贯节点外形美观、线条流畅，能够满足建筑外观要求，但是节点区域几何构造和受力状况复杂，较为薄弱，实际工程中破坏往往发生在节点区域。

国内外学者对钢管拱桥相贯节点^[4]的研究多针对极限承载力分析并取得了一定的成果，但很少对相贯节点塑性破坏做过多的研究，包括对塑性破坏机理的研究及修复方法。钢材有两种形式的破坏形式，在一般情况下多为塑性破坏，塑性破坏虽然不像脆性破坏在破坏前无明显预兆，但也容易导致结构的局部或整体失稳而垮塌，造成一定的损失。故明确钢管拱桥节点塑性破坏机理，对实际工程具有一定的意义。

据悉，对相贯节点进行的最早研究是1948年由原西德实施的钢管节点极限强度试验。

1967年,鹫尾健三^[5]等学者对K型、T型和X型的圆管节点进行了详细的静力试验研究,并分析了参数β,γ,τ对K型节点性能的影响,得出节点极限承载力计算公式。

1995年，M.M.K.Leeamp;S.R.Wilmshurst^[6]提出了多平面双K构型CHS（圆形空心截面）节点静强度的数值研究，并研究影响静态强度的各种因素。这些因素包括：模拟焊缝几何形状的影响，边界条件，弦和支撑端，加载方式，弦长和材料属性。弹塑性有限元分析逐渐取代实验测试作为管接头技术研究的主要工具。

2015年，陈莉^[7]等学者通过运用ANSYS有限元软件对几组不同几何参数（β、γ、τ、θ）弯折节点进行了有限元分析，得出圆钢管弯折相贯节点的破坏模式、破坏特征及极限承载力，得出：主管弯折可以提高节点的极限承载力。通过对节点的整个受力过程作分析，得到了塑性区的扩展特征。

2016年，潘颖^[8]等学者采用ANSYS软件对平面XX型圆管相贯节点的极限承载力进行了非线性有限元分析，揭示了相贯节点塑性区的应力分布情况，确定了节点的主要破坏模式，并重点探讨了一些基本几何参数对节点承载力的影响。

2019年，KaizhongXie^[9]等学者为研究钢管混凝土（KST）节点的极限承载力，采用理论分析和数值模拟方法。建立了K型接头的有限元模型，并用测试数据进行了验证。基于该模型，研究了K型接头的失效模式。

张爱林等学者以北京新机场航站楼Ｃ形钢柱典型复杂钢管相贯节点为研究对象，设计了９个足尺节点，对其进行空间静力加载试验，研究不同加劲肋设置、钢材强度和加载方式对节点受力性能的影响。