型钢混凝土界面滑移及本构关系研究

论文摘要

型钢与混凝土之间的粘结滑移问题是型钢混凝土理论研究中的基本问题之一,国内外对此问题的研究还相对较少,也不够系统和深入;而粘结滑移是工程界关心的热点问题,开展这方面的研究工作具有重要的理论意义和实用价值。本文对粘结滑移主要做了以下研究工作:1.在已有对型钢混凝土粘结滑移性能以及本构关系的理论和试验研究的基础上,介绍了型钢混凝土粘结滑移性能研究的基本问题,综述了型钢混凝土的粘结与滑移机理以及主要的影响因素,并总体概括了型钢混凝土粘结滑移本构关系研究的基本理论、基本概念及研究成果。2.根据国内外关于型钢混凝土粘结滑移性能的试验研究资料,在已有对型钢混凝土粘结应力沿锚固长度的分布规律的基础上,首次引入能量法求解了型钢混凝土界面的相对滑移。以型钢混凝土圆钢管柱为例,利用最小势能原理建立了型钢与混凝土界面的沿锚固长度方向相对滑移的基本计算公式。数值结果表明,圆钢管混凝土柱中型钢与混凝土界面的相对滑移具有二次曲线分布的基本特征。3.根据已有试验研究资料,建立型钢混凝土工字钢柱的拉拔力学模型,采用能量法求解了界面的相对滑移。将工字钢柱截面分为三部分,利用最小势能原理建立沿锚固长度方向的界面相对滑移计算公式,并进行了数值计算与分析。结果表明,界面的相对滑移具有二次曲线分布的基本特征,与相关试验结论相一致。4.以工字钢的推出试验为例,介绍了试验过程以及型钢与混凝土界面上粘结应力的分布特征。根据已有试验研究成果,简述了型钢混凝土粘结滑移本构关系的基本特征。基于前文的推导,从理论和数值计算的角度,分析验证了型钢混凝土柱的粘结滑移本构关系,结论与已有试验结果基本吻合。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 型钢混凝土粘结滑移基本概念
• 1.2 型钢混凝土粘结滑移研究的基本问题
• 1.2.1 型钢混凝土结构和构件计算理论
• 1.2.2 型钢混凝土构件中剪力传递问题
• 1.2.3 有限元分析中的粘结滑移本构关系问题
• 1.2.4 型钢混凝土结构中的粘结锚固问题
• 1.3 研究现状
• 1.3.1 影响型钢与混凝土粘结性能的主要因素的确定
• 1.3.2 粘结强度的计算
• 1.3.3 局部粘结破坏荷载
• 1.3.4 粘结破坏极限荷载
• 1.3.5 粘结滑移本构关系研究方面
• 1.3.6 数值模拟
• 1.4 本章结语
• 第2章 基于能量法的圆钢管柱界面滑移计算
• 2.1 研究背景
• 2.2 力学模型
• 2.3 基于能量法的滑移位移计算
• 2.3.1 滑移位移的多项式公式推导
• 2.3.2 当n=2,3,4 时的滑移位移解答
• 2.4 数值计算与分析
• 2.4.1 不同锚固长度时的计算结果
• 2.4.2 结果分析
• 2.5 本章结语
• 第3章 基于能量法的工字钢柱界面滑移计算
• 3.1 研究背景
• 3.2 力学模型
• 3.3 基于能量法的滑移位移计算
• 3.3.1 滑移位移的多项式公式推导
• 3.3.2 当n=2,3,4 时的滑移位移解答
• 3.4 数值计算与结果分析
• 3.4.1 求解各组线性方程组
• 3.4.2 结果分析
• 3.5 本章结语
• 第4章 型钢混凝土粘结滑移本构关系研究
• 4.1 研究背景
• 4.2 工字钢柱的推出试验
• 4.2.1 工字钢柱的推出试验的试验过程
• 4.2.2 粘结应力的分布特征
• 4.2.3 本构关系的基本特征
• 4.3 本构关系的基本方程
• 4.3.1 圆钢管柱本构关系基本方程
• 4.3.2 工字钢柱本构关系基本方程
• 4.4 本构关系的理论分析及数值验证
• 4.4.1 圆钢管柱中的分析及验证
• 4.4.2 对于工字钢柱的本构关系理论分析
• 4.5 本章结语
• 第5章 结论
• 5.1 结论
• 5.1.1 基于能量法的型钢混凝土柱界面滑移计算
• 5.1.2 型钢混凝土基本构件本构关系研究
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果