埋入基础梁式钢管混凝土柱脚节点抗冲切性能试验研究

论文摘要

钢管混凝土柱脚节点是钢管混凝土结构设计中的重要环节,而当前对钢管混凝土柱脚节点的研究相对较少,因此,开展钢管混凝土柱脚节点的研究对钢管混凝土结构的理论和应用有现实意义。本文研究埋入基础梁式钢管混凝土柱脚节点的冲切性能,设计了2个无加强措施的埋入基础梁式钢管混凝土柱脚节点模型试件,通过对模型进行静力荷载试验,研究了试验现象及加载过程中各种材料的受力过程,分析了该类柱脚节点的静力工作性能和冲切破坏形态。使用ANSYS有限元软件对柱脚节点进行仿真分析,模拟分析表明下环板底部混凝土受力很大;靠近钢管的箍筋受力明显,在模型破坏时,达到了屈服状态。有限元分析结果与试验结果基本吻合。将无加强措施节点的试验结果与同期进行的具有不同加强措施的模型试验结果进行对比分析,探讨加强措施对柱脚节点冲切承载力的影响。本文的研究表明:未加任何加强措施的埋入基础梁式钢管混凝土柱脚节点易发生冲切破坏,冲切面沿下环板向下产生,冲切角大于45o;基础梁中箍筋对冲切承载力作用明显,试件破坏时,处于冲切区域内的箍筋已经达到屈服状态;若在埋入基础梁部分的钢管混凝土柱采取加设栓钉、钢筋抗剪环、外加强环板等加强措施,能够有效的提高埋入式柱脚节点的冲切承载力。具有足够的加强措施时,柱脚节点的抗冲切能力将大于基础梁的受弯、受剪承载力,节点不会发生冲切破坏。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 钢管混凝土结构的发展及应用
• 1.2 钢管混凝土节点研究现状
• 1.3 钢管混凝土柱脚节点的研究与应用现状
• 1.4 本文研究的目的和内容
• 第二章 钢管混凝土柱脚节点抗冲切性能试验研究
• 2.1 试验目的
• 2.2 试验依据
• 2.3 试件设计及制作
• 2.3.1 试件设计
• 2.3.2 试件制作
• 2.4 材料的力学性能
• 2.5 试验方法
• 2.5.1 概述
• 2.5.2 加载装置
• 2.5.3 加载制度
• 2.5.4 测点布置
• 2.6 试验过程及试验现象
• 2.6.1 ZJ-1 的试验过程及试验现象
• 2.6.2 ZJ-2 的试验过程及试验现象
• 2.7 试验结果分析
• 2.7.1 试件破坏形态的分析
• 2.7.2 荷载-位移关系
• 2.7.3 节点冲切承载力主要影响因素
• 2.8 理论计算值与试验值的比较
• 2.8.1 理论荷载计算
• 2.8.2 理论承载力与试验值比较
• 2.9 本章小结
• 第三章 柱脚节点非线性有限元分析
• 3.1 概述
• 3.2 材料单元的选取
• 3.2.1 混凝土单元
• 3.2.2 钢管单元
• 3.2.3 钢筋单元
• 3.3 弹塑性模型
• 3.3.1 弹塑性增量理论
• 3.3.2 钢材本构关系
• 3.3.3 混凝土的本构关系
• 3.4 有限元模型的建立
• 3.5 有限元模型的加载与求解
• 3.6 有限元结果分析
• 3.6.1 混凝土应力分析
• 3.6.2 箍筋应力分析
• 3.6.3 钢管应力分析
• 3.6.4 纵筋应力分析
• 3.7 有限元结果与试验结果对比分析
• 3.7.1 极限承载力的比较
• 3.7.2 受力分析比较
• 3.8 本章小节
• 第四章 不同加强措施对柱脚节点抗冲切性能的对比分析
• 4.1 前言
• 4.2 栓钉对柱脚节点抗冲切能力的影响
• 4.3 钢筋环对柱脚节点抗冲切能力的影响
• 4.4 外加强环板对柱脚节点抗冲切能力的影响
• 4.5 不同加强措施对柱脚节点抗冲切能力的对比分析
• 4.6 本章小结
• 结论及待研究的问题
• 1 本文的主要结论
• 2 有待研究的问题
• 参考文献
• 致谢