锈蚀对钢管混凝土性能的影响研究

论文摘要

钢管锈蚀会对钢管混凝土结构的变形、承载力等性能产生影响。目前针对钢筋混凝土结构锈蚀后的性能退化研究较多,而对钢管混凝土结构锈蚀研究则开展的较少。为了对钢管混凝土结构锈蚀后性能退化规律有更清楚的认识,本文采用折减钢管刚度的方法,建立了钢管混凝土结构的锈蚀模型,研究了两种锈蚀模式对钢管混凝土结构性能的影响。本文主要研究内容有:阐述了钢管混凝土的结构特点及工作原理,总结了导致钢管混凝土结构锈蚀的因素,归纳了目前常用的防锈方法及其缺点。在此基础上,开展了锈蚀对普通钢构件性能的影响及其退化规律研究。分析了锈蚀对钢管混凝土本构关系及极限承载力的影响,提出了用折减弹性模量模拟钢管混凝土锈蚀的方法。开展了三种规格长径比的钢管混凝土柱锈蚀模型(L/D=2、L/D=4、L/D=6)的计算研究,得到了均匀锈蚀和坑状锈蚀两种模式下变形、极限承载力的退化规律。建立了钢管混凝土拱肋的有限元锈蚀模型,结合锈蚀等级及拱肋的锈蚀位置,开展了锈蚀对拱肋线形及其极限承载力的影响研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 钢管混凝土的工作原理及其特点
• 1.1.1 钢管混凝土的工作原理
• 1.1.2 钢管混凝土的特点
• 1.1.3 钢管混凝土在桥梁中的应用概况
• 1.1.4 钢管混凝土应用中存在的问题
• 1.2 钢管混凝土锈蚀的研究综述
• 1.2.1 钢构件锈蚀的研究现状
• 1.2.2 钢管锈蚀影响因素
• 1.2.3 防止钢管混凝土锈蚀的方法
• 1.2.4 钢构件锈蚀性能退化研究
• 1.3 研究背景及意义
• 1.4 本文主要的研究内容
• 第二章 锈蚀对钢管混凝土构件的影响
• 2.1 钢管混凝土的力学性能
• 2.1.1 钢管混凝土的基本力学性能
• 2.1.2 钢管混凝土中混凝土受力性能
• 2.2 钢管混凝土本构关系
• 2.2.1 钢材本构关系
• 2.2.2 核心混凝土的本构关系
• 2.2.3 锈蚀对钢管本构关系的影响
• 2.2.4 钢锈蚀后的本构模型
• 2.3 钢管混凝土承载力研究
• 2.3.1 试验与理论研究
• 2.3.2 锈蚀对钢管混凝土承载力的影响
• 2.4 有限元分析理论
• 2.4.1 有限元分析基本理论
• 2.4.2 ANSYS 分析基本理论
• 2.4.3 非线性方程的求解及收敛标准
• 2.5 小结
• 第三章 钢管混凝土锈蚀率对其力学性能的影响
• 3.1 ANSYS 有限元模型的建立
• 3.1.1 锈蚀钢管混凝土的ANSYS 模型
• 3.1.2 锈蚀模型的基本假定
• 3.2 均匀锈蚀模式下锈蚀对钢管混凝土力学性能的影响
• 3.2.1 锈蚀率对钢管混凝土荷载-应变曲线影响
• 3.2.2 锈蚀率对钢管混凝土极限承载力的影响
• 3.3 坑状锈蚀模式对钢管混凝土力学性能的影响
• 3.3.1 锈蚀率对钢管混凝土荷载-位移曲线影响
• 3.3.2 锈蚀率对钢管混凝土极限承载力的影响
• 3.4 时变锈蚀对钢管混凝土力学性能的影响
• 3.5 小结
• 第四章 锈蚀对钢管混凝土拱肋的影响分析
• 4.1 锈蚀拱肋的有限元模型
• 4.2 锈蚀对拱肋线形的影响
• 4.3 锈蚀对钢管混凝土拱肋承载力的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文取得的主要成果
• 5.2 今后的工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文及参与科研项目