钢管混凝土粘结—滑移性能试验研究及性能分析

论文摘要

由于具有许多优点,钢管混凝土在工程中得到越来越多的应用。目前工程界对钢管混凝土的研究都集中在承载能力的研究和抗震性能的研究方面。目前国内外对于钢管混凝土粘结滑移性能及粘结滑移本构关系的研究还很少,有的甚至还不够深入。因此本文主要通过试验研究及数值分析来研究钢管混凝土的粘结—滑移性能。通过对13个钢管混凝土短柱的试验,得到了4个轴压试验试件的荷载-位移关系曲线,也得到了9个短柱推出试验试件的荷载-滑移关系曲线,从而可得到推出试验试件的极限粘结荷载和极限粘结强度的大小,经过分析得到了粘结强度的影响因素和粘结强度随这些因素的变化规律。对9个推出试验试件进行了非线性有限元计分析,得到了粘结破坏荷载及相应的滑移值,最终计算结果大都比试验值低一些,对试验值和计算结果相差的原因进行了分析,所有试件试验结果和计算结果的比值非常有规律性。总体说来,本文采用的有限元分析方法给出了较为准确的计算结果。轴压试验的非线性有限元分析,得到了在加载端,其粘结滑移位移最大,沿着钢管混凝土纵向逐渐变小。在A式加载中,钢管混凝土中钢管的变形明显比混凝土大,并且在受力端钢管变形最大,沿纵向逐渐变小,钢管上端出现环向的屈服圈。在非线性有限元分析的轴压模型中,加载端的最大值开始沿轴向逐渐减小,沿轴向的变化规律也基本接近直线变化,钢管的轴向应力从加载端开始沿轴向逐渐增大,沿轴向的变化规律基本接近直线变化;结果的变化规律与轴向应力的变化规律接近。当荷载较小时,粘结面中混凝土的粘结力,在试件的加载端一定长度（剪力传递长度）范围内按直线规律变化,然后在较长范围内基本保持常量不变化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 钢管混凝土结构的特点
• 1.2 钢管混凝土的应用与发展
• 1.3 钢管混凝土研究的意义
• 1.4 钢管混凝土的研究现状
• 1.5 钢管混凝土研究的基本问题
• 1.6 本文研究的主要内容
• 2 钢管混凝土粘结滑移性能基本理论
• 2.1 钢管混凝土粘结滑移作用的分析
• 2.2 钢管混凝土结构和构件计算理论
• 2.3 钢管混凝土的界面状态
• 2.4 钢管混凝土粘结应力的分布
• 2.5 影响钢管与混凝土之间粘结强度的主要因素
• 2.5.1 混凝土强度对粘结强度的影响
• 2.5.2 混凝土养护条件和龄期对粘结强度的影响
• 2.5.3 界面长度、钢管内表面粗糙程度对粘结强度的影响
• 2.5.4 钢管的径厚比及构件长细比对粘结强度的影响
• 2.5.5 混凝土浇注方式对粘结强度的影响
• 2.5.6 偏心距对粘结强度的影响
• 2.5.7 轴压比对粘结强度的影响
• 2.5.8 截面形状对粘结强度的影响
• 2.6 钢管混凝土粘结强度的计算公式
• 2.7 本章小结
• 3 钢管混凝土粘结滑移试验研究及结果分析
• 3.1 试验目的,试件设计制作及测试项目
• 3.1.1 试验目的
• 3.1.2 试件设计制作
• 3.1.3 试验测试项目
• 3.2 测试方法及仪表布置
• 3.3 试验数据收集及破坏特征记录
• 3.4 试验的加载装置及加载方法
• 3.4.1 加载装置
• 3.4.2 加载方法
• 3.5 试验过程描述
• 3.6 钢管混凝土粘结-滑移性能试验结果分析
• 3.6.1 A式加载
• 3.6.2 B式加载
• 3.7 本章小结
• 4 钢管混凝土的ANSYS数值模拟
• 4.1 有限元基本理论
• 4.1.1 有限元法介绍
• 4.1.2 模拟分析
• 4.1.3 单元类型
• 4.1.4 材料性质
• 4.1.5 钢管壁与核心混凝土之间的相互作用
• 4.1.6 边界条件
• 4.2 推出试验计算模型试验简介
• 4.3 计算结果分析和比较
• 4.3.1 粘结破坏荷载及相应的滑移值
• 4.3.2 结果分析及结论
• 4.4 轴压试验推出试验计算模型试验简介
• 4.5 本章小结
• 5 结论及展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果