论文摘要
轻集料混凝土的最大特点就是在抗压强度与普通混凝土相同的条件下，其密度一般可降低25％～40％。如果用轻集料混凝土代替普通混凝土形成钢管混凝土，会在钢管普通混凝土的基础上进一步降低结构自重20％左右，将给结构设计带来很大方便。钢管轻集料混凝土构件由于其优越的结构性能，在桥梁工程等具有广阔的应用前景。 本文进行了21根钢管轻集料混凝土与8根空钢管构件的纯弯试验，主要试验参数为：轻集料混凝土强度、含钢率和剪跨比。在试验研究的基础上，对钢管轻集料混凝土的抗弯性能进行了有限元分析，取得了以下的初步成果： (1)采用四分点和三分点加载方式对29根试件进行了纯弯试验，试验结果表明，由于内填轻集料混凝土的存在，克服了钢管可能发生的局部屈曲，使得钢管轻集料混凝土的抗弯承载力与空钢管相比提高20％～30％，并且钢管轻集料混凝土弯曲延性良好。 (2)对钢管轻集料混凝土抗弯性能的影响参数进行了分析，结果表明，提高构件的含钢率可以显著提高钢管轻集料混凝土构件的抗弯承载力，并且构件的抗弯刚度也有明显的提高；轻集料混凝土的强度对构件的抗弯性能影响较小；剪跨比对构件的抗弯性能没有影响。 (3)采用已有的钢管混凝土规范公式对钢管轻集料混凝土的抗弯承载力和抗弯刚度分别进行计算，计算结果与试验值进行分析比较。基于试验结果，建议了计算钢管轻集料混凝土抗弯承载力与与抗弯刚度的规范公式。 (4)采用有限元软件ANSYS对钢管轻集料混凝土构件进行模拟计算，分析了构件在单调荷载作用下的弯矩—曲率关系曲线，并对其影响参数进行分析，计算结果与试验值吻合较好。反复荷载作用下的弯矩—曲率滞回关系曲线呈纺锤形，曲线图形饱满，说明钢管轻集料混凝土构件具有良好的抗震性能。
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摘要Abstract目录第一章 绪论1.1 概述1.2 钢管混凝土的特点及发展应用1.2.1 钢管混凝土的形式及特点1.2.2 钢管混凝土的发展应用1.3 钢管混凝土在桥梁工程中的应用1.3.1 钢管混凝土在桥梁工程中的应用情况1.3.2 国内钢管混凝土拱桥的发展与应用1.3.3 国外钢管混凝土拱桥的发展与应用1.4 钢管轻集料混凝土的特点及发展应用1.4.1 轻集料混凝土的特点及力学性能1.4.2 钢管轻集料混凝土的发展应用1.5 钢管轻集料混凝土的研究现状1.6 问题的提出及研究工作1.6.1 问题的提出1.6.2 主要研究工作第二章 钢管轻集料混凝土构件纯弯试验研究2.1 概述2.2 试件设计与制作2.3 试件材料选用2.3.1 轻集料混凝土的选用2.3.2 钢材强度确定2.4 纯弯试验加载装置2.5 纯弯试验的全过程描述2.5.1 破坏过程与变形形态2.5.2 试验全过程描述2.5.3 荷载变形曲线分析2.6 试验结果分析2.6.1 钢管轻集料混凝土构件抗弯承载力与曲率关系曲线2.6.2 钢管轻集料混凝土构件抗弯承载力与纵、环向应变关系曲线2.6.3 中性轴的确定及中性轴处纵向应变值的变化2.6.4 钢管轻集料混凝土构件抗弯性能影响参数分析2.6.5 钢管轻集料混凝土与空钢管抗弯性能分析比较2.7 本章小结第三章 钢管轻集料混凝土抗弯承载力与抗弯刚度规范计算分析3.1 概述3.2 受弯构件极限承载力计算3.2.1 国内外有关规范抗弯承载力计算公式3.2.2 理论计算结果与试验结果的比较分析3.3 受弯构件抗弯刚度计算3.3.1 国内外有关规范抗弯刚度计算公式3.3.2 理论结果与试验结果的比较分析3.4 本章小结第四章 钢管轻集料混凝土抗弯性能的有限元分析4.1 钢管轻集料混凝土纯弯构件全过程分析方法4.1.1 纤维模型法4.1.2 有限元法4.2 有限元法4.3 材料的本构关系及破坏准则4.3.1 钢材应力-应变关系4.3.2 钢材屈服准则4.3.3 轻集料混凝土应力-应变关系4.3.4 轻集料混凝土的破坏准则4.4 有限元模型的建立及求解4.4.1 钢管轻集料混凝土构件有限元模型的建立4.4.2 约束及加载制度4.4.3 收敛准则4.5 单调荷载作用下钢管轻集料混凝土构件抗弯性能的有限元分析4.5.1 模型计算钢管轻集料混凝土构件弯矩-曲率的原理4.5.2 有限元计算结果与试验结果分析比较4.5.3 弯矩-曲率关系曲线影响参数的有限元分析4.6 钢管轻集料混凝土构件弯矩-曲率滞回关系有限元分析4.7 本章小结第五章 结论与展望5.1 结论5.2 展望参考文献致谢攻读硕士学位期间发表的学术论文
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