长期荷载作用下钢管混凝土平面框架力学性能研究

论文摘要

徐变和收缩作为混凝土在长期荷载作用下的固有属性,一方面会降低构件及结构的整体刚度,而另一方面会对构件和结构的整体变形特性及承载力产生较大的影响,因此有必要对长期荷载作用下的钢管混凝土节点及框架力学性能进行研究。本文研究了长期荷载作用下钢管混凝土柱-钢梁平面框架的力学性能影响规律,具体进行了如下几方面工作:（1）采用有限元软件ABAQUS建立了长期荷载作用下的钢管混凝土轴压构件力学性能分析模型。对考虑长期荷载作用下的钢管混凝土受压构件的荷载-变形关系曲线进行了计算,计算结果与试验结果吻合良好。（2）建立了长期荷载作用下的钢管混凝土柱-钢梁节点及平面框架的力学性能分析模型。利用该模型,对影响钢管混凝土柱-钢梁节点及平面框架应变-时间关系的主要参数及应力场进行了分析,如:柱截面含钢率、钢管钢材屈服强度、长期荷载比,梁柱线刚度比、混凝土强度等级等。（3）建立了一次加载与长期加载作用下的钢管混凝土平面框架的有限元分析模型,对比分析了一层一跨钢管混凝土平面框架中的核心混凝土、钢管、钢梁上下翼缘及腹板的应力分布。系统的分析了一层一跨、二层二跨、三层三跨等钢管混凝土平面框架模型中的主要参数的影响,其中主要包括:层数、跨数、柱截面含钢率、钢管钢材强度、长期荷载比,梁柱线刚度比、混凝土强度等级等参数对应变-时间关系的影响。对比分析了有无侧移影响二层二跨长期荷载作用下钢管混凝土平面框架的应力分布、应变-时间关系及应力-时间关系曲线的影响规律。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.1.1 钢管混凝土结构的特点
• 1.1.2 钢管混凝土的发展现状
• 1.2 课题研究意义
• 1.3 相关课题研究现状
• 1.3.1 混凝土徐变和收缩研究现状
• 1.3.2 长期荷载作用下钢管混凝土研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容及方法
• 第2章 长期荷载作用下钢管混凝土力学分析模型
• 2.1 引言
• 2.2 本构关系模型
• 2.2.1 长期荷载作用下混凝土本构关系模型
• 2.2.2 长期荷载作用下钢管混凝土本构关系模型
• 2.3 有限元模型
• 2.3.1 材料模型
• 2.3.2 计算模型
• 2.3.3 主要加载步骤
• 2.4 算例验证
• 2.5 矩形钢管混凝土构件受力特性分析
• 2.5.1 构件截面高宽比β的影响
• 2.5.2 钢管对混凝土的约束力分析
• 2.5.3 核心混凝土应力分析
• 2.5.4 小结
• 2.6 本章小结
• 第3章 长期荷载作用下钢管混凝土框架力学性能研究
• 3.1 概述
• 3.2 长期荷载作用钢管混凝土节点力学性能分析
• 3.2.1 有限元模型
• 3.2.2 圆形截面钢管混凝土柱-外加强环板钢梁节点受力特性
• 3.2.3 方形截面钢管混凝土柱-外加强环板钢梁节点受力特性
• 3.2.4 参数分析
• 3.2.5 小结
• 3.3 长期荷载作用下钢管混凝土平面框架有限元模型
• 3.3.1 材料本构模型
• 3.3.2 单元类型及网格划分
• 3.3.3 边界条件及荷载施加
• 3.3.4 界面接触模型
• 3.4 长期荷载作用与否钢管混凝土平面框架力学性能对比
• 3.4.1 圆形截面钢管混凝土平面框架
• 3.4.2 方形截面钢管混凝土平面框架
• 3.4.3 小结
• 3.5 本章小结
• 第4章 长期荷载作用下钢管混凝土平面框架力学性能参数分析
• 4.1 概述
• 4.2 组合框架典型算例
• 4.3 钢管混凝土平面框架应变-时间关系参数分析
• 4.3.1 层数
• 4.3.2 跨数
• 4.3.3 柱高厚比H/D 或H/B
• 4.3.4 长期荷载持荷时间
• 4.3.5 柱含钢率
• 4.3.6 长期荷载比
• 4.3.7 混凝土强度等级
• 4.3.8 梁柱线刚度比
• 4.3.9 小结
• 4.4 有侧移及无侧移钢管混凝土平面框架力学性能初步分析
• 4.4.1 方形截面钢管混凝土平面框架
• 4.4.2 圆形截面钢管混凝土平面框架
• 4.4.3 小结
• 4.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录