带外加强环板的埋入基础梁式钢管混凝土柱脚节点抗冲切性能试验研究

论文摘要

钢管混凝土柱脚节点冲切破坏问题已是钢管混凝土结构的关键性技术问题之一。本文研究的是一种新型钢管混凝土柱脚节点—带外加强环板的埋入基础梁式钢管混凝土柱脚节点的冲切破坏问题。研究在柱脚处设置外加强环板的节点破坏模式及改变外加强环板在柱脚处的高度对节点冲切承载力的影响。本文按外加强环板在柱脚处的位置不同制作了两个试件模型ZJ/H-7、8。分别以试验和ANSYS有限元分析的方法进行研究。通过试验现象描述和试件各部分的试验结果分析以及有限元分析,得到了节点试件的破坏模式、极限承载力和节点冲切承载力的影响因素。研究表明:试件ZJ/H-7、8破坏形式为斜截面剪压破坏;试件所采用的外加强环板与钢管混凝土柱连接牢固,有效地提高节点的抗冲切承载力,使节点的破坏形式从无加强措施时的冲切破坏转变为有加强措施的斜截面剪压破坏;试件破坏后,外加强环板未发生翘曲,外加强环板下的混凝土未发生局部压溃,柱外钢管与梁混凝土紧密结合,未产生相对滑动。试验和ANSYS分析带外加强环板的柱脚节点设计是合理的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 钢管混凝土结构概述
• 1.1.1 钢管混凝土结构特点
• 1.1.2 钢管混凝土的发展与研究
• 1.2 钢管混凝土节点的研究状况
• 1.3 钢管混凝土柱脚节点的研究现状
• 1.4 问题的提出
• 1.5 本文研究主要内容
• 1.6 本章小结
• 第二章 带外加强环板的埋入基础梁式钢管混凝土柱脚节点抗冲切试验方案
• 2.1 试验目的及主要内容
• 2.2 试件设计
• 2.2.1 设计依据
• 2.2.2 试件设计
• 2.3 试件制作
• 2.3.1 材性试验结果
• 2.3.2 试件制作
• 2.4 试件安装
• 2.4.1 试验设备和器材
• 2.4.2 试件安装步骤
• 2.5 加载方案和加载装置
• 2.6 测点布置
• 2.6.1 测量内容
• 2.6.2 测点布置
• 2.7 本章小结
• 第三章 试验过程及结果分析
• 3.1 试验过程及现象
• 3.2 试验分析
• 3.2.1 试件破坏模式
• 3.2.2 荷载位移关系
• 3.2.3 纵向钢筋荷载应变关系
• 3.2.4 箍筋荷载应变关系
• 3.2.5 混凝土荷载应变关系
• 3.2.6 钢管荷载应变关系
• 3.2.7 试验结果
• 3.3 理论计算分析
• 3.3.1 斜截面受弯破坏
• 3.3.2 冲切破坏
• 3.3.3 斜截面受剪破坏
• 3.3.4 正截面受弯破坏
• 3.4 理论计算与试验结果对比
• 3.5 节点冲切承载力的主要影响因素
• 3.6 本章小结
• 第四章 带外加强环板的柱脚节点非线性有限元分析
• 4.1 概述
• 4.2 有限元分析理论
• 4.2.1 分析步骤
• 4.2.2 材料非线性
• 4.2.3 几何非线性
• 4.3 建立有限元模型及求解
• 4.3.1 混凝土单元
• 4.3.2 钢管单元
• 4.3.3 钢筋单元
• 4.3.4 钢管与混凝土之间的粘结
• 4.3.5 钢筋与混凝土之间的粘结
• 4.3.6 有限元模型的建立
• 4.3.7 模型的边界约束及加载
• 4.3.8 非线性求解
• 4.4 本章小结
• 结论及待研究的问题
• 5.1 结论
• 5.2 待研究的问题
• 参考文献
• 致谢