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钢管混凝土格构柱与桁拱轴力弯矩相关曲线研究

作　者: 孙潮
导　师: 陈宝春
学　校: 福州大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢管混凝土格构柱桁拱相关曲线相关屈曲非线性有限元极限承载力
分类号: TU398.9
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

钢管混凝土格构柱与桁拱均属于空腹结构,由较小直径的钢管混凝土杆件与联结件组成,具有较大的抗弯刚度,得到了广泛的应用。但其设计计算理论还不完善。为此,本文对钢管混凝土格构柱和桁拱轴力弯矩相关曲线开展研究,主要研究工作如下：(1)引入连续化假定和缺陷杆有效轴压刚度,将钢管混凝土空腹结构等效成实腹杆结构进行有限元分析,并用FORTRAN语言编制了程序。在满足分析精度的同时,提高了钢管混凝土空腹结构有限元分析的效率。(2)进行了包括偏心受拉的钢管混凝土格构短柱极限承载力的试验研究和理论分析。研究表明,钢管混凝土格构柱轴力弯矩相关曲线必须考虑拉压不等强的特点,国内钢管混凝土设计规程(CECS 28:90、JCJ 01-89和DL/T 5085-1999)的有关算法存在不足之处。应用有限元程序进行了钢材和混凝土强度、含钢率、长细比等参数的分析,得到了钢管混凝土格构柱轴力弯矩相关曲线方程。分析了相关屈曲对钢管混凝土格构柱极限承载力的影响,提出了考虑相关屈曲影响的格构柱极限承载力的简化算法。(3)以钢管混凝土抛物线桁拱L/4截面的内力为名义内力,分析了其稳定系数的特点。得到其强度破坏和弹塑性失稳破坏的界限长细比,弹塑性失稳破坏和弹性失稳破坏的界限长细比,给出将钢管混凝土抛物线桁拱稳定系数按三段(强度破坏段、弹塑性失稳段和弹性失稳段)表示的表达式。提出了钢管混凝土桁拱的轴力弯矩相关曲线方程。分析了相关屈曲对钢管混凝土桁拱极限承载力的影响,提出了考虑相关屈曲影响的桁拱极限承载力的简化算法。(4)根据钢管混凝土格构柱的稳定系数和实际工程统计得到的格构柱回转半径与截面高度的关系,给出了偏于安全的钢管混凝土格构柱剪力表达式。讨论了钢管混凝土桁拱腹杆内力取值问题。将钢管混凝土格构柱考虑剪切柔度系数的稳定计算方法推广到钢管混凝土桁拱,得到了考虑剪切变形影响的钢管混凝土桁拱稳定极限承载力的计算方法。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-10
第一章绪论  10-24
  1.1 问题的提出  10-12
  1.2 研究综述  12-22
    1.2.1 钢管混凝土柱轴力弯矩相关曲线研究  12-18
    1.2.2 钢管混凝土拱极限承载力研究  18-22
  1.3 本文的工作  22-24
    1.3.1 研究内容  22-23
    1.3.2 主要创新点  23-24
第二章钢管混凝土空腹结构的双重非线性简化分析方法  24-51
  2.1 概述  24-25
  2.2 等代刚度  25-28
  2.3 单元刚度矩阵  28-35
  2.4 相关屈曲影响  35-38
  2.5 材料非线性模型  38-41
    2.5.1 混凝土  38-39
    2.5.2 钢材  39-41
  2.6 有限元程序  41-44
  2.7 算例  44-49
  2.8 小结  49-51
第三章钢管混凝土格构柱轴力弯矩相关曲线研究  51-96
  3.1 短柱轴力弯矩相关曲线研究  51-70
    3.1.1 试验简介  51-54
    3.1.2 试验结果与分析  54-58
    3.1.3 轴力弯矩相关曲线  58-70
      3.1.3.1 轴力弯矩相关曲线的一般特点  58-60
      3.1.3.2 目前常用的相关曲线方程分析  60-66
      3.1.3.3 本文提出的短柱相关曲线方程  66-70
  3.2 中长柱与长柱轴力弯矩相关曲线研究  70-84
    3.2.1 有限元参数分析  70-76
    3.2.2 相关曲线方程  76-84
  3.3 柱肢与整体的相关屈曲问题  84-91
  3.4 钢管混凝土格构柱的剪力  91-95
  3.5 小结  95-96
第四章钢管混凝土桁拱轴力弯矩相关曲线研究  96-139
  4.1 概述  96-100
  4.2 钢管混凝土抛物线桁拱的轴力弯矩相关曲线  100-124
    4.2.1 抛物线拱稳定系数的特点  100-106
    4.2.2 钢管混凝土抛物线桁拱稳定系数  106-116
    4.2.3 参数分析与相关曲线方程  116-124
      4.2.3.1 有限元参数分析  116-120
      4.2.3.2 相关曲线方程  120-124
  4.3 钢管混凝土桁拱弦杆与整体的相关屈曲问题  124-127
  4.4 钢管混凝土桁拱腹杆设计内力  127-134
  4.5 剪切变形的影响  134-137
  4.6 小结  137-139
第五章结论与展望  139-142
  5.1 研究结论  139-141
  5.2 研究展望  141-142
参考文献  142-147
附录A  147-148
附录B  148-149
附录C  149-151
致谢  151-152
个人简历  152-153
研究成果  153-154
学术论文  154

钢管混凝土格构柱与桁拱轴力弯矩相关曲线研究

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