带端板圆锥形中空夹层钢管混凝土短柱轴向局压力学性能研究

论文摘要

针对现阶段钢管混凝土，尤其是新型钢管混凝土结构形式力学性能研究和应用，本文从试验和理论两个方面对带端板圆锥形中空夹层钢管混凝土短柱轴向局压力学性能进行了研究与分析，并在试验与理论分析的基础上，结合以往有关中空夹层钢管混凝土轴压力学性能和普通钢管混凝土轴向局压力学性能的研究成果，建议了带端板圆锥形中空夹层钢管混凝土短柱轴向局压承载力实用计算方法。本文进行了以下几个方面的研究工作：进行了14个带端板圆锥形中空夹层钢管混凝土短柱及2个带端板圆锥形中空夹层钢管短柱的轴向局压试验研究。分析了锥度、端板厚度及局压面积比等参数对短柱承载能力、延性及破坏形态的影响，并对其力学性能做出评价。利用非线性有限元分析软件ABAQUS，对所进行的试验建立有限元计算模型。将试验研究结果与有限元计算结果进行比较，并对有限元模型进行调整以达到试验结果与有限元分析结果相吻合，使有限元模拟的正确性得证。进而，利用ABAQUS进行更进一步的模拟分析，对影响带端板圆锥形中空夹层钢管混凝土力学性能的参数（如：锥度、材料强度、截面空心率、局压面积比和端板刚度）进行深入分析。建议了适用于带端板圆锥形中空夹层管混凝土短柱轴向局压承载力的实用计算方法，并利用所建议的承载力计算式对试验和模拟算例的承载力进行计算，结果吻合良好，承载力计算方法的可靠性与实用性得证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.1.1 钢管混凝土的特点
• 1.1.2 中空夹层钢管混凝土的特点
• 1.1.3 圆锥形中空夹层钢管混凝土的特点
• 1.2 选题背景
• 1.3 相关课题的研究现状
• 1.3.1 钢管混凝土轴压力学性能研究
• 1.3.2 中空夹层钢管混凝土轴压力学性能研究
• 1.3.3 锥形钢管混凝土柱轴压力学性能研究
• 1.3.4 钢管混凝土局压力学性能研究
• 1.4 本文的研究目的、方法和内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究方法
• 1.4.3 研究内容
• 第二章 带端板圆锥形中空夹层钢管混凝土短柱轴向局压试验研究
• 2.1 引言
• 2.2 试验概况
• 2.2.1 试件设计
• 2.2.2 试件制作
• 2.2.3 材料力学性能
• 2.2.4 试验装置
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 量测内容及测点布置
• 2.3.2 加载制度
• 2.4 试验过程及结果分析
• 2.4.1 试验现象
• 2.4.2 破坏形态
• 2.4.3 荷载-位移曲线
• 2.4.4 荷载-应变曲线
• 2.4.5 强度系数
• 2.4.6 平均应变
• 2.5 本章小结
• 第三章 带端板圆锥形中空夹层钢管混凝土短柱轴向局压理论分析
• 3.1 引言
• 3.2 材料的本构关系模型
• 3.2.1 钢材的本构关系
• 3.2.2 混凝土的本构关系
• 3.3 有限元模型的建立
• 3.3.1 单元类型选取
• 3.3.2 单元网格划分
• 3.3.3 各部件间界面接触
• 3.3.4 模型边界条件
• 3.3.5 非线性方程求解过程
• 3.4 算例验证
• 3.4.1 荷载-变形曲线
• 3.4.2 破坏形态
• 3.5 局压短柱工作机理分析
• 3.6 不同参数对短柱力学性能影响分析
• 3.6.1 锥度（θ）
• 3.6.2 外钢管屈服强度（fyo）
• 3.6.3 内钢管屈服强度（fyi）
• 3.6.4 混凝土强度等级（fcu）
• 3.6.5 截面空心率（χ）
• 3.6.6 内钢管径厚比（di/ti）
• 3.6.7 名义含钢率（αn）
• 3.6.8 局压面积比（β）
• 3.6.9 上端板厚度（ta）
• 3.7 本章小结
• 第四章 带端板圆锥形中空夹层钢管混凝土短柱轴向局压公式计算
• 4.1 引言
• 4.2 承载力计算公式
• 4.3 承载力计算分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者简介
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢