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薄壁波纹钢管混凝土柱抗局部屈曲性能研究

作　者: 罗民
导　师: 高剑平
学　校: 华东交通大学
专　业: 结构工程
关键词: 薄壁波纹钢管混凝土柱 局部屈曲 ABAQUS 临界承载力
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 32次
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内容摘要


近年来，薄壁钢管混凝土柱由于其良好的力学性能和施工性能在各类建筑结构和桥梁上得到了广泛应用，但震害表明，薄壁钢管抗局部屈曲能力和屈曲后抗震性能较差。本文提出一种新型的薄壁波纹钢管混凝土柱，它可以更加充分发挥薄壁钢材和混凝土两种材料的优势，进一步改善其力学性能尤其是延性和耗能能力。本文从理论方面研究了薄壁波纹钢管混凝土柱在受到循环荷载作用下发生局部屈曲时的承载力公式；用有限元软件ABAQUS模拟了薄壁波纹钢管混凝土柱在发生局部屈曲时的影响参数，主要做了四个方面的工作：1.总结了目前国内外关于钢管混凝土柱屈曲方面的研究成果，确定了采用弹性薄板理论和有限元软件ABAQUS对薄壁波纹钢管混凝土柱进行局部屈曲分析。2.运用弹性薄板理论中的能量法并结合Matlab软件推导了薄壁波纹钢管混凝土柱在往复荷载作用下发生局部屈曲时的临界承载力计算公式，并将两根薄壁波纹钢管混凝土柱的相关参数代入公式中与试验结果进行了对比，计算出的结果大致与试验结果接近，表明本文所推导的公式是正确的。3.对两根薄壁波纹钢管混凝土柱进行了有限元模拟，得出了其在往复荷载作用下发生局部屈曲时的骨架曲线，模拟的骨架曲线与试验骨架曲线比较接近，表明本文所建立的有限元模型是正确的。4.运用有限元软件ABAQUS模拟了影响薄壁波纹钢管混凝土柱发生局部屈曲时的相关参数，并得出了相关影响规律：当宽厚比逐渐增大时，屈曲荷载逐渐增大；当钢板强度逐渐增大时，屈曲荷载逐渐降低；当混凝土强度逐渐增大时，屈曲荷载变化不是很大，对屈曲荷载几乎没有影响；当长细比逐渐增大时，屈曲荷载呈逐渐递减的趋势。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
主要符号表  8-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 概述  9
  1.2 钢管混凝土发展概况及工程应用  9-10
  1.3 薄壁钢管混凝土柱的特点  10-13
  1.4 国内外研究现状  13-15
    1.4.1 国外研究现状  13-14
    1.4.2 国内研究现状  14-15
  1.5 本文研究的主要内容  15-17
第2章 薄壁波纹钢管混凝土柱局部屈曲分析  17-28
  2.1 概述  17
  2.2 薄壁波纹钢管混凝土柱局部屈曲破坏形态  17-22
    2.2.1 局部屈曲试验模型  17
    2.2.2 局部屈曲试验加载装置  17-19
    2.2.3 局部屈曲试验现象  19-22
  2.3 薄壁波纹钢管混凝土柱局部屈曲理论研究  22-27
    2.3.1 局部屈曲研究方法  22-25
    2.3.2 能量法求横向和纵向荷载作用下的薄壁波纹钢管混凝土屈曲荷载  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章 薄壁波纹钢管混凝土柱局部屈曲有限元模拟  28-41
  3.1 概述  28
  3.2 有限元法的主要思想及分析步骤  28-30
    3.2.1 有限元法的主要思想  28-29
    3.2.2 有限元法的分析步骤  29-30
  3.3 材料本构关系模型  30-33
    3.3.1 混凝土本构模型  30-32
    3.3.2 钢材的本构关系模型  32-33
  3.4 薄壁波纹钢管混凝土柱有限元计算模型  33-36
    3.4.1 单元的选取  33
    3.4.2 几何模型和单元划分  33-34
    3.4.3 模型中的接触设置  34-35
    3.4.4 加载及边界的实现  35-36
  3.5 非线性方程组的求解  36-37
  3.6 有限元计算结果与试验结果的比较  37-40
    3.6.1 荷载位移骨架曲线  37-38
    3.6.2 薄壁波纹钢管混凝土柱有限元模型  38-40
  3.7 本章小结  40-41
第四章 薄壁波纹钢管混凝土柱局部屈曲影响因素分析  41-46
  4.1 概述  41
  4.2 宽厚比的影响  41-42
  4.3 钢材强度的影响  42-43
  4.4 混凝土强度的影响  43-44
  4.5 长细比的影响  44-45
  4.6 本章小结  45-46
第五章 结论与展望  46-47
  5.1 结论  46
  5.2 展望  46-47
参考文献  47-50
个人简历 在读期间发表的学术论文  50-51
致谢  51

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 组合结构 > 其他组合结构
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