带约束拉杆十字形钢管混凝土柱轴压基本性能研究

论文摘要

由于一般形式的异形钢管混凝土柱其钢管壁对核心混凝土的约束作用远小于圆形钢管混凝土柱,为了改善异形钢管混凝土柱的受力性能,提出带约束拉杆异形钢管混凝土柱的新型组合结构形式,并对其在轴压和偏压下的基础力学性能进行试验研究和理论分析。这种结构构件形式是在异形截面（方形、矩形、L形、T形、十字形等）钢管混凝土柱中沿纵向每隔一定间距横截面上设置横向水平约束拉杆,以通过约束拉杆的拉结作用,增强钢管壁对混凝土的约束作用,从而改善异形钢管混凝土的受力性能。本论文作为带约束拉杆的异形钢管混凝土柱系列研究的一部分,主要是针对带约束拉杆十字形钢管混凝土柱,进一步深入研究其在轴心荷载作用下的力学性能。在模型试验和非线性有限元分析的基础上,研究约束拉杆直径大小、拉杆水平间距和钢管壁厚度等因素对其承载力和延性的影响,分析带约束拉杆十字形钢管混凝土柱在轴压条件下的工作性能和破坏机理,并对带约束拉杆十字形钢管混凝土轴压短柱进行荷载-变形全过程分析,还提出了轴压过程中钢板局部屈曲的有关系分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 钢管混凝土的发展概况
• 1.1.2 异形钢管混凝土的研究和应用
• 1.1.3 带约束拉杆异形钢管混凝土结构的研究
• 1.2 本论文研究内容和目的
• 第二章 试验研究
• 2.1 概述
• 2.2 试验方案
• 2.2.1 材料的物理特性
• 2.2.2 试件设计与制作
• 2.2.3 加载方案
• 2.2.4 测量内容和方法
• 2.3 试验结果及其分析
• 2.3.1 试验现象
• 2.3.2 极限承载力
• 2.3.3 试件的延性
• e-ε曲线'>2.3.4 试件的N_e-ε曲线
• 2.3.5 钢管的竖向应变
• 2.3.6 钢管的横向应变
• 2.3.7 约束拉杆的应变
• 2.4 本章小结
• 第三章 非线性有限元分析
• 3.1 概述
• 3.2 有限元模型
• 3.2.1 单元类型
• 3.2.2 钢材的本构关系
• 3.2.3 混凝土的三维非线性本构模型
• 3.2.4 钢管与混凝土界面模型
• 3.2.5 单元划分
• 3.2.6 非线性分析
• 3.3 有限元计算结果与分析
• 3.3.1 极限荷载
• 3.3.2 试件的整体变形图
• 3.3.3 荷载—应变曲线
• 3.3.4 混凝土的竖向应力
• 3.3.5 混凝土的横向应力
• 3.3.6 钢管的竖向应力
• 3.3.7 钢管的横向应力
• 3.3.8 约束拉杆的应力
• 3.4 本章小结
• 第四章 带约束拉杆十字形钢管混凝土柱的局部屈曲
• 4.1 前言
• 4.2 十字形钢管混凝土轴压构件钢管壁的局部屈曲分析
• 4.2.1 数学模型的建立
• 4.2.2 局部屈曲分析
• 4.2.3 弹性约束系数χ的确定
• 4.3 带约束拉杆十字形钢管混凝土轴压局部屈曲分析
• 4.3.1 局部屈曲强度
• 4.3.2 带约束拉杆十字形钢管混凝土柱约束拉杆的纵向间距的合理值
• 4.4 带约束十字形钢管混凝土轴压局部屈曲试验现象分析
• 4.4.1 带约束拉杆十字形钢管混凝土轴压局部屈曲试验现象描述
• 4.4.2 带约束拉杆十字形钢管混凝土轴压局部屈曲现象分析
• 4.5 十字形钢管混凝土轴压构件的局部屈曲应变分析
• 4.5.1 十字形钢管混凝土轴压局部屈曲纵向应变分析（以试件C7 为例）
• 4.5.2 十字形钢管混凝土轴压局部屈曲横向向应变分析（以试件C7 为例）
• 4.6 本章小结
• 第五章 带约束拉杆十字形钢管混凝土柱轴压承载力计算
• 5.1 前言
• 5.2 现有相关规范及文献计算方法与试验值对比
• 5.3 带约束拉杆十字形钢管混凝土柱轴压承载力的简化计算方法
• 5.4 带约束拉杆十字形钢管混凝土柱轴压承载力简化计算公式的适用范围
• 5.5 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢