钢柱脚锚栓抗剪性能研究

论文摘要

本文进行了5组共15个试件关于柱脚锚栓抗剪性能的试验研究,考虑了锚栓的直径、柱底板厚度和孔径与栓杆直径之差的影响。试验获得的剪力和钢柱脚混凝土界面滑移的关系曲线形状相似,曲线可分为弹性阶段,滑移阶段和强化阶段,抗剪承载力建议取自弹性段的终点,最大抗剪极限承载力超出弹性极限承载力的部分可以看成是强度储备用于抵抗罕遇地震作用,因为其对应的滑移很大。研究发现柱脚底板厚度对抗剪承载力的影响很大,底板锚栓孔径和锚栓直径之差对抗剪承载力的影响很小。试验试件的破坏模式有：（1）锚栓拉剪破坏；（2）混凝土试件冲切破坏。所有试验样本中锚栓周围混凝土接触面上均发现大量锈迹,显示出较强的压力出现在接触面上,也说明锚栓中出现了较大拉力。有限元分析采用ABAQUS,接触单元使用在钢材与混凝土接触面,锚栓与底板孔壁接触面上,分析中的材料属性来自于试验测试,混凝土采用塑性损伤模型,有限元分析获得的剪力滑移曲线与试验结果符合较好。研究发现,在弹性阶段锚栓中的拉力约为剪力50%-67%,锚栓拉力用来确定摩擦抗剪力,以便试验同建议公式具有更好的相关性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究对象和目的
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究方法
• 第2章 钢柱脚锚栓抗剪性能理论分析
• 2.1 柱脚的破坏模式
• 2.2 锚栓抗剪承载力设计值
• 2.2.1 锚栓受力状态分析
• 2.2.2 钢柱脚锚栓抗剪承载力求解分析
• 2.3 钢柱脚锚栓抗剪承载力极限值
• 第3章 钢柱脚锚栓受剪性能试验
• 3.1 试验方案和仪器
• 3.1.1 试验构件
• 3.1.2 加载方案布置
• 3.1.3 仪器设备
• 3.2 试件材料性质试验
• 3.2.1 混凝土
• 3.2.2 锚栓
• 3.3 试件安装及加载
• 3.3.1 试件安装
• 3.3.2 仪器安装
• 3.3.3 加载分级和控制
• 3.3.4 仪器标定检校
• 3.3.5 数据采集
• 3.4 试验结果
• 3.4.1 荷载位移曲线
• 3.4.2 混凝土开裂破坏监测
• 3.4.3 试件破坏模式和现象
• 3.4.4 锚栓周边混凝土局部破环细部测量
• 第4章 试验结果分析与讨论
• 4.1 锚栓抗剪工作性能的三阶段
• 4.2 抗剪强度和抗滑移刚度的主要影响因素
• 4.3 抗剪承载力设计值
• 4.3.1 弯矩的影响
• 4.3.2 剪力的影响
• 4.3.3 A点侧移的来源
• 4.4 抗剪承载力极限值
• 第5章 柱脚受力分析有限元建模
• 5.1 几何模型
• 5.1.1 单元网格
• 5.1.2 边界约束和加载
• 5.2 材料模型
• 5.2.1 混凝土材料模型
• 5.2.2 钢材材料模型
• 5.3 接触模型
• 5.4 求解方法
• 第6章 钢柱脚受剪承载力试验与有限元结果对比分析
• 6.1 特征荷载的选取
• 6.2 荷载-位移曲线对比分析
• 6.3 试验特征值与有限元结果对比
• 6.4 破坏模式和现象对比
• 第7章 有限元计算结果分析与讨论
• 7.1 A点状态的受力分析
• 7.1.1 试验结果分析假定在有限元分析中的印证
• 7.1.2 A点状态锚栓受力状态分析
• 7.1.3 A点状态锚栓前沿混凝土受压应力分析
• 7.2 C点状态的受力分析
• 第8章 结论与展望
• 8.1 本文主要结论
• 8.1.1 钢柱脚抗剪承载力设计值
• 8.1.2 钢柱脚锚栓抗剪承载力极限值
• 8.2 工作展望
• 附录A 混凝土荷载位移差值曲线
• 附录B A点对应锚栓截面MISES应力
• 附录C C点时刻对应锚栓截面PEEQ云图
• 参考文献
• 作者简历