中空夹层钢管混凝土压弯构件滞回性能研究

论文摘要

中空夹层钢管混凝土是在两个同心放置的钢管之间灌注混凝土而形成的构件,具有承载力高、塑性和韧性好、施工方便、耐火性能好、截面开展、抗弯刚度大、自重轻等特点。中空夹层钢管混凝土的内、外钢管可采用圆、方、矩形或其他截面形状钢管的两两组合,本文主要研究内圆外圆和内圆外方两种组合形式,分别称之为圆中空夹层钢管混凝土和方中空夹层钢管混凝土。研究中空夹层钢管混凝土压弯构件的滞回性能是进行该类结构弹塑性动力反应分析的基础。本文从理论方面较深入地研究了中空夹层钢管混凝土压弯构件的滞回性能,并在参数分析的基础上提出了中空夹层钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回关系模型,具体进行了以下几个方面的工作:1.总结了目前国内外相关研究成果,确定了采用有限元软件ABAQUS建模对中空夹层钢管混凝土压弯构件滞回性能进行计算和分析。2.使用有限元方法对往复荷载下中空夹层钢管混凝土压弯构件的滞回曲线进行了计算。在有限元模型中考虑了往复荷载下混凝土的损伤以及刚度和强度退化,同时考虑了钢材的包兴格效应和强化效应,并把有限元计算结果与试验结果进行比较,用以验证有限元计算模型的可靠性。3.在有限元计算模型的可靠性得到试验验证的基础上,对往复荷载下中空夹层钢管混凝土压弯构件的荷载-位移全过程进行了分析,从构件的破坏形态、受力全过程中的钢管和核心混凝土的工作状态、钢管与核心混凝土之间的相互作用等方面较为深入的揭示了往复荷载下中空夹层钢管混凝土压弯构件的工作机理。4.分析了名义含钢率、轴压比、长细比、外钢管屈服强度、混凝土强度、内管屈服强度、内管径厚比、空心率等主要参数对中空夹层钢管混凝土荷载-位移滞回曲线的影响规律。在此基础上,提出了一种简化的中空夹层钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回关系模型,可供工程设计参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 相关课题的研究现状
• 1.2.1 往复荷载下实心钢管混凝土压弯构件滞回性能研究
• 1.2.2 往复荷载下型钢混凝土压弯构件滞回性能研究
• 1.2.3 往复荷载下中空夹层钢管混凝土压弯构件滞回性能研究
• 1.3 本文的研究方法与思路
• 第二章 中空夹层钢管混凝土压弯构件滞回性能的有限元计算
• 2.1 有限元计算模型
• 2.1.1 钢材的本构关系模型
• 2.1.2 混凝土的本构关系模型
• 2.1.3 往复荷载下混凝土塑性损伤模型参数定义
• 2.1.3 单元类型的选取
• 2.1.4 单元的划分
• 2.1.5 模型中的接触设置
• 2.1.6 边界条件与加载方式
• 2.1.7 非线性方程组求解
• 2.2 有限元计算结果与试验结果比较
• 2.2.1 圆中空夹层钢管混凝土计算结果与试验结果比较
• 2.2.2 方中空夹层钢管混凝土计算结果与试验结果比较
• 2.3 本章小结
• 第三章 往复荷载下中空夹层钢管混凝土压弯构件的工作机理分析
• 3.1 典型构件基本参数及破坏形态
• 3.2 受力全过程分析
• 3.2.1 圆中空夹层钢管混凝土压弯构件受力全过程分析
• 3.2.2 方中空夹层钢管混凝土压弯构件受力全过程分析
• 3.3 钢管与核心混凝土之间的相互作用
• 3.3.1 圆中空夹层钢管混凝土外内钢管与核心混凝土之间的相互作用
• 3.3.2 方中空夹层钢管混凝土内外钢管与核心混凝土之间的相互作用
• 3.4 本章小结
• 第四章 中空夹层钢管混凝土压弯构件滞回模型分析
• 4.1 荷载-位移滞回关系骨架线的特点
• 4.2 各参数对荷载-位移滞回关系骨架线的影响
• 4.2.1 名义含钢率
• 4.2.2 外钢管的屈服强度
• 4.2.3 混凝土的立方体抗压强度
• 4.2.4 轴压比
• 4.2.5 长细比
• 4.2.6 内管的屈服强度
• 4.2.7 内管径厚比
• 4.2.8 空心率
• 4.3 荷载-位移滞回关系模型
• 4.3.1 圆中空夹层钢管混凝土荷载-位移滞回关系模型
• 4.3.2 方中空夹层钢管混凝土荷载-位移滞回关系模型
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结
• 5.1 主要工作回顾
• 5.2 需进一步研究的问题
• 参考文献
• 附录
• 个人简历 在读期间发表的学术论文
• 致谢