薄壁钢管混凝土柱轴心受压性能的研究

论文摘要

本文对薄壁钢管混凝土柱轴心受压性能进行了研究,是在前人试验研究的基础上,采用ANSYS进行模拟研究的。具体内容如下:1、探讨了ANSYS在模拟钢管混凝土柱时遇到的一些主要问题,如单元类型的确定、材料本构关系的选取、网格划分密度、加强收敛的方法等,并确定了本文所采用的方法。2、以薄壁圆形、方形钢管混凝土短柱为主要研究对象,研究了不同参数对其轴压性能的影响。结果表明试件的含钢率、约束效应系数、截面形状和核心混凝土强度对薄壁钢管混凝土短柱轴压性能有不同程度的影响。3、引用前人的试验,并自行设计了部分构件,通过ANSYS有限元模拟计算,找出约束效应系数ξ与核心混凝土承载力提高系数k_c之间的关系曲线,运用数值分析的方法对曲线进行拟合,给出了薄壁钢管混凝土短柱轴心受压承载力的计算公式,并与国内外规程给出的计算公式进行对比,确定本文推导公式的准确性和适用性。并进一步探讨了影响薄壁钢管混凝土柱极限承载力的主要因素,如宽(径)厚比限值;材料强度的匹配关系;“尺寸效应”的影响,得出了一些有意义的结论以供工程参考。4、本文对薄壁钢管混凝土长柱进行了初步的研究,介绍了理想和有初始缺陷长柱的计算方法,并研究了长细比、材料强度变化等因素对长柱屈曲破坏的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 钢管混凝土的概念
• 1.1.2 钢管混凝土的优点
• 1.1.3 钢管混凝土的发展与应用概况
• 1.2 本文研究问题的提出及研究意义
• 1.3 国、内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本文具体研究内容
• 1.5 本文研究的方法与思路
• 第二章 ANSYS有限元分析方法及若干问题讨论
• 2.1 非线性问题
• 2.1.1 几何非线性
• 2.1.2 材料非线性
• 2.2 ANSYS模拟的若干问题讨论
• 2.2.1 单元的选取
• 2.2.2 混凝土本构关系的选择
• 2.2.3 方形与圆形轴压强度转换
• 2.2.4 混凝土破坏准则与屈服准则
• 2.2.5 合并和压缩节点
• 2.2.6 网格划分
• 2.2.7 边界约束
• 2.2.8 关于收敛的问题
• 2.3 本章小结
• 第三章 薄壁钢管混凝土短柱轴心受压性能的研究
• 3.1 薄壁钢管混凝土短柱轴心受压的ANSYS模拟
• 3.1.1 本构关系和计算简化
• 3.1.2 ANSYS模拟过程
• 3.2 计算结果与分析
• 3.2.1 薄壁钢管混凝土应力
• 3.2.2 荷载—应变全程曲线
• 3.3 设置环箍对极限承载力的影响
• 3.3.1 ANSYS模拟主要过程
• 3.3.2 计算结果分析
• 3.3.3 设置环箍与增大壁厚效果的比较
• 3.4 本章小结
• 第四章 薄壁钢管混凝土短柱轴心受压承载力的计算
• 4.1 钢管混凝土柱承载力一般计算方法
• 4.1.1 管混凝土统一理论
• 4.1.2 “叠加原理”的方法
• 4.2 薄壁圆形钢管混凝土短柱轴心受压承载力计算
• 4.2.1 薄壁钢管混凝土柱的特点
• 4.2.2 轴心受压承载力一般表达式
• 4.2.3 薄壁圆形钢管混凝土短柱轴心受压承载力计算公式的确定
• 4.3 薄壁方形钢管混凝土短柱轴心受压承载力计算
• 4.3.1 影响薄壁方形钢管混凝土承载力的因素
• 4.3.2 薄壁方形钢管混凝土短柱轴心受压承载力计算公式的确定
• 4.4 本文公式与规范公式计算结果的比较
• 4.4.1 国内外设计规程给出的设计公式
• 4.4.2 本文公式与规范公式计算结果的比较
• 4.5 极限承载力影响因素的讨论
• 4.5.1 合理径（宽）厚比限值
• 4.5.2 材料强度的匹配
• 4.5.3 尺寸效应影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 薄壁钢管混凝土长柱轴心受压性能的初步研究
• 5.1 薄壁钢管混凝土长柱的临界力
• 5.1.1 理想长柱
• 5.1.2 有缺陷长柱
• 5.2 薄壁钢管混凝土长柱ANSYS分析
• 5.2.1 构件的选取和计算
• 5.2.2 结果分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 进一步研究的方向
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果