论文题目: 钢管混凝土结构的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 结构工程
作者: 李斌
导师: 赵鸿铁
关键词: 钢管混凝土,约束效应,极限承载力,本构关系,切线模量,试验研究,极限分析
文献来源: 西安建筑科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 钢管混凝土结构是在钢管中填充素混凝土而形成的一种组合结构,是在劲性钢筋混凝土结构、螺旋配筋混凝土结构以及钢结构的基础上演变和发展起来的一种新型结构形式。该结构中,钢管与混凝土协同工作,优势互补,克服了二者单独受力时的缺陷,使其极限承载能力得到大幅提高,延性和塑性性能得到较大的改善,较之其他结构形式具有明显的优势,适应了建筑工程的现代化发展趋势,在实际工程中得到了广泛的应用。 本文针对钢管混凝土结构的受力特点,以及目前对该种结构的研究现状和实际使用中存在的问题,通过试验与理论相结合的方法,研究了钢管混凝土构件的约束效应、短柱承载力计算及影响因素、中长柱的稳定承载力计算及影响因素,以及钢管混凝土框架结构的受力性能和抗震性能;所得的研究成果可供工程设计人员参考并指导工程实践。 在钢管混凝土约束效应系数的研究中,从分析核心混凝土强度提高系数出发,建立了约束效应系数ξ(ξ=(fyAs/(fckAc)))与混凝土强度提高系数k之间的关系,得出了能有效约束核心混凝土横向变形的约束效应系数的有效范围,并确定了核心混凝土强度提高值与约束效应的关系,明确了钢管混凝土构件承载能力提高的原因。 引入第四强度理论（即形状比能理论）,分析钢管混凝土短柱的承载能力,建立了钢管进入塑性状态时的应力计算公式和核心混凝土的破坏准则,并确定了约束力与混凝土强度提高系数之间的关系,最终得出钢管混凝土轴心受压短柱的承载力计算公式。基于理论分析,进行了四组不同约束效应系数的钢管混凝土轴压短柱承载力的试验研究,试验结果与理论计算结果吻合较好。同时,通过对构件受力过程的分析,认为将构件的受力分为两个阶段即使用阶段和极限阶段,更为合理,并推荐了两个阶段的承载力计算公式,且计算结果基本能反映构件的工作状态,可用于指导工程实践。
论文目录:
第1章 绪论
1．1 引言
1．2 钢管混凝土结构的发展及应用
1．2．1 钢管混凝土结构的发展
1．2．2 钢管混凝土的应用
1．3 钢管混凝土的特点
1．4 钢管混凝土结构研究现状
1．5 本文拟进行的主要工作
1．5．1 课题的提出
1．5．2 课题研究的主要工作
参考文献
第2章 钢管与核心混凝土的本构关系
2．1 概述
2．2 钢材的应力—应变关系模型
2．3 核心混凝土的力学性质
2．3．1 混凝土的受压破损机理
2．3．2 混凝土应力-应变关系模型
2．4 钢管与核心混凝土的协同工作
2．5 小结
参考文献
第3章 钢管混凝土短柱的约束效应系数研究
3．1 概述
3．2 钢管混凝土构件约束效应系数分析
3．2．1 核心混凝土强度提高系数分析
3．2．2 约束效应系数分析
3．3 钢管混凝土轴压构件的试验研究
3．3．1 试验概况
3．3．2 试验的全过程描述
3．4 试验结果分析
3．4．1 混凝土强度提高系数与约束效应系数的关系分析
3．4．2 钢管混凝土构件极限应变的计算分析
3．5 小结
参考文献
第4章 钢管混凝土短柱的承载力研究
4．1 概述
4．2 钢管混凝土轴压构件弹性极限时轴压力计算公式
4．3 钢管混凝土短柱承载力公式推导
4．3．1 概述
4．3．2 三向受力状态下的混凝土
4．3．3 第四强度理论
4．3．4 钢管混凝土短柱承载力公式推导
4．4 钢管混凝土轴压构件的试验结果分析
4．4．1 钢管混凝土柱的承载力与纵环向应变关系曲线
4．4．2 钢管混凝土柱的承载力与泊松比的关系曲线
4．5 钢管混凝土轴压短柱的极限承载能力分析
4．5．1 极限平衡法
4．5．2 钢管混凝土轴压短柱的极限承载力计算公式
4．5．3 钢管混凝土轴压短柱的承载力分析
4．6 小结
参考文献
第5章 钢管混凝土长柱与中长柱的承载力研究
5．1 概述
5．2 钢管混凝土长柱与中长柱轴压承载力公式的推导
5．3 混凝土轴心受压中长柱的试验研究
5．3．1 试验概况
5．3．2 试验的全过程描述
5．4 试验结果分析
5．4．1 钢管混凝土轴压中长柱承载力与侧向挠度关系曲线
5．4．2 钢管混凝土轴压中长柱承载力与纵、环向应变关系曲线
5．4．3 钢管混凝土轴压中长柱承载力与纵向位移关系曲线
5．4．4 钢管混凝土轴压长柱承载力与泊松比曲线
5．4．5 钢管混凝土轴压中长柱的承载能力分析
5．5 小结
参考文献
第6章 钢管混凝土框架结构的试验研究
6．1 概述
6．1．1 约束效应系数的确定
6．1．2 轴压比和长细比的确定
6．2 钢管混凝土框架的试验研究
6．2．1 试验概况
6．2．2 试验全过程描述
6．3 试验结果
6．3．1 滞回曲线
6．3．2 试件各截面的变形
6．4 试验结果分析
6．4．1 低周反复荷载下钢材与混凝土的应力和应变关系模型
6．4．2 变形和耗能分析
6．4．3 与钢筋混凝土框架的对比
6．4．4 初应力对钢管混凝土框架柱承载力的影响
6．5 小结
参考文献
第7章 钢管混凝土框架的极限分析
7．1 概述
7．2 钢管混凝土框架结构的极限分析
7．2．1 基本假定
7．2．2 耗能机构的选取
7．2．3 虚功原理
7．2．4 试验框架的极限分析
7．3 钢管混凝土框架柱的受力分析
7．3．1 钢管混凝土框架柱的受力特点
7．3．2 钢管混凝土框架柱轴压比的分析
7．3．3 钢管混凝土框架柱承载力的分析
7．4 小结
参考文献
第8章 结论与建议
8．1 概述
8．2 结论
8．2．1 钢管混凝土短柱约束效应系数研究的结论
8．2．2 钢管混凝土短柱承载力研究的结论
8．2．3 钢管混凝土中长柱承载力研究的结论
8．2．4 钢管混凝土框架试验研究的结论
8．3 建议
作者攻读博士学位期间出版的编著和发表的论文等
致谢
发布时间: 2005-07-19
参考文献
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- [6].钢管混凝土局部受压时的工作机理研究[D]. 刘威.福州大学2005
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- [9].钢筋混凝土及钢管混凝土材料阻尼研究[D]. 文捷.北京交通大学2006
- [10].钢管混凝土组合力学性能及粘结滑移性能研究[D]. 康希良.西安建筑科技大学2008
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