空心圆钢管混凝土压弯构件骨架曲线和延性系数的研究

论文摘要

钢管混凝土结构可以被应用于电力工业的输变电杆塔中。由于输变电杆塔分布在漫山遍野中,甚至分布在高山上,而且其输电塔架的档距有数百米。采用空心钢管混凝土结构可以很好的解决安装难和运输难这两个问题。因此,空心圆钢管混凝土构件被大量的推广和应用。但是在应用的过程中,特别在一些易发生地震的地区,我们要考虑其抗震性能。考虑到以上因素,对空心圆钢管混凝土压弯构件的抗震性能的研究迫在眉睫。本文研究的目的是研究空心圆钢管混凝土压弯构件的骨架曲线,确定骨架曲线的简化模型,骨架曲线的简化模型是确定恢复力模型的基础。而恢复力模型是用杆系模型对空心圆钢管混凝土结构进行弹塑性地震反应分析的基础。本文同时对构件的延性系数进行了研究。本文采用ABAQUS有限元软件,首先对前人所做的实心钢管混凝土柱的抗震性能试验进行模拟,得出了骨架曲线和滞回曲线,将模拟值和试验值比较,验证有限元模型的准确性。然后建立了空心圆钢管混凝土柱构件模型,进行了有限元模拟,研究各种影响因素对骨架曲线的影响。同时采用正交试验设计的方法,进行5因素8水平的正交设计,建立64组钢管混凝土柱的模型,进行有限元计算。利用有限元模拟的结果数据,对提出的空心圆钢管混凝土荷载-位移曲线的简化模型进行了多元非线性回归,得出简化公式,利用简化公式,进行延性系数的推导和计算。本文的主要研究结论如下:1)有限元模拟出来的模型,跟试验曲线比较吻合,确定有限元程序可以应用到空心圆钢管混凝土构件的模拟当中去。同时对空心圆钢管混凝土构件的研究表明,空心率,钢材强度,长细比,轴压比,长细比,含钢率,钢材强度五个方面对骨架曲线影响较大,混凝土强度的影响相对较小。2)根据各个因素对钢管混凝土骨架曲线的影响曲线,提出了骨架曲线的简化模型。通过正交试验设计,设计出来了用来实现多元非线性回归所需要的有限元模型和数据。进行了简化模型弹性阶段曲线的理论推导,得出了弹性阶段的理论计算公式,并通过多元非线性回归,得出了简化模型塑性阶段的简化公式。经过验证发现,公式结果和有限元结果比较吻合。3)利用简化公式,推导得出了延性系数的计算公式,经过验证发现,公式结果和有限元结果比较吻合。公式对以后的抗震设计提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题的目的及意义
• 1.3 国内外相关技术发展及现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本文的研究内容
• 第2章 有限元理论及有限元程序的验证
• 2.1 引言
• 2.2 单元选择和基本假设
• 2.2.1 单元选择
• 2.2.2 非线性问题
• 2.2.3 基本假设
• 2.3 材料的本构模型
• 2.3.1 本构模型确定
• 2.3.2 有限元模型的验证
• 2.4 本章小结
• 第3章 空心圆钢管混凝土构件骨架曲线分析
• 3.1 引言
• 3.2 各种因素对骨架曲线的影响
• 3.2.1 空心率对骨架曲线的影响
• 3.2.2 钢材强度对骨架曲线的影响
• 3.2.3 混凝土强度对骨架曲线的影响
• 3.2.4 长细比对骨架曲线的影响
• 3.2.5 轴压比对骨架曲线的影响
• 3.2.6 含钢率对骨架曲线的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 骨架曲线简化模型的研究
• 4.1 引言
• 4.2 简化模型的提出
• 4.3 正交试验设计
• 4.3.1 正交试验设计优点
• 4.3.2 正交表及其性质
• 4.4 简化模型弹性阶段OA段的推导
• 4.4.1 公式推导
• 4.4.2 公式验证
• 4.5 塑性阶段的计算
• 4.5.1 多元非线性回归方法
• 4.5.2 影响因素的具体分析
• 4.5.3 简化模型公式的推导
• 4.6 简化模型公式的验证
• 4.7 本章小结
• 第5章 延性系数的研究
• 5.1 引言
• 5.2 延性的定义及计算
• 5.2.1 延性系数的定义
• 5.2.2 延性系数公式的得出
• 5.2.3 延性系数公式的验证
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢