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PVA纤维混凝土增强框架节点的力学性能研究

作　者: 陈红光
导　师: 苏骏
学　校: 湖北工业大学
专　业: 结构工程
关键词: PVA纤维 框架节点 力学性能 有限元模拟
分类号: TU377
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


节点是框架结构的重要组成部分，钢筋混凝土框架的震害多集中于节点及其附近区域，且节点破坏后很难加固修复。本论文将PVA纤维混凝土应用于框架梁柱节点及其附近区域，通过对8个框架梁柱节点试件的低周反复载荷试验和非线性有限元分析，对框架节点的力学性能进行了深入的研究。通过低周反复荷载试验，观测了PVA纤维混凝土框架节点试件的破坏形态和裂缝发展过程，得到了PVA纤维混凝土框架节点梁端荷载位移滞回曲线、骨架曲线和位移延性系数，研究了节点区箍筋间距、轴压比改变对PVA纤维混凝土增强框架节点的破坏形态、滞回特性及剪切延性的影响。研究结果表明：节点区采用PVA纤维混凝土，可以提高框架节点的开裂荷载和极限承载力，抑制裂缝的发展，提高节点的抗震延性及耗能能力，PVA纤维混凝土可替代或部分替代节点核心区箍筋的抗剪作用，降低了节点处箍筋的密集程度，为改善钢筋混凝土框架节点的抗震性能提供了新的有效途径。在试验研究的基础上，通过大型有限元分析软件，考虑节点区掺入PVA纤维混凝土、节点区是否配箍等因素对PVA纤维混凝土框架节点建模、加载并进行非线性分析。得出了PVA纤维混凝土框架节点在单调荷载的荷载-位移关系曲线，并与低周反复载荷作用下的骨架曲线进行了比较分析，研究了在两种荷载作用下节点的屈服强度、屈服位移、延性系数、功比指数等，验证了有限元计算所建立的模型的正确性。为PVA纤维混凝土增强框架节点的优化设计和施工提供参考。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-9
第1章 绪论  9-23
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 纤维混凝土的特性及研究现状  10-14
    1.2.1 纤维混凝土的特性和类型  10-11
    1.2.2 纤维混凝土的增强机理  11-12
    1.2.3 纤维混凝土框架节点研究现状  12-14
  1.3 PVA 纤维混凝土概述  14-19
    1.3.1 PVA 纤维的特性  14-15
    1.3.2 PVA 纤维混凝土国外研究现状  15-17
    1.3.3 PVA 纤维混凝土的国内研究现状  17-19
  1.4 钢筋混凝土梁柱节点的有限元研究现状  19-21
  1.5 研究意义与研究内容  21-23
    1.5.1 研究意义  21-22
    1.5.2 研究内容  22-23
第2章 PVA 纤维混凝土增强框架节点的试验研究  23-40
  2.1 概述  23-24
  2.2 试验概况  24-29
    2.2.1 试件设计  24-28
    2.2.2 加载制度  28-29
    2.2.3 量测内容  29
  2.3 试验过程及破坏分析  29-31
  2.4 试验结果分析  31-40
    2.4.1 滞回曲线  32-34
    2.4.2 骨架曲线  34-35
    2.4.3 屈服荷载和极限荷载  35-36
    2.4.4 节点域变形分析  36-39
    2.4.5 节点箍筋应变变化分析  39-40
第3章 有限元理论基础及在 ANSYS 中的应用  40-49
  3.1 钢筋混凝土有限元法概述  40-41
  3.2 材料的本构模型  41-43
  3.3 混凝土 SOLID65 单元  43-44
  3.4 钢筋单元—LINK836  44
  3.5 混凝土破坏准则  44-45
    3.5.1 裂缝处理  45
  3.6 模型的选择  45-47
  3.7 有限元非线性问题求解方法  47-48
    3.7.1 计算基本步骤  48
  3.8 本章小结  48-49
第4章 PVA 纤维混凝土框架节点有限元分析  49-68
  4.1 有限元分析建模  49-53
    4.1.1 设置实常数  49
    4.1.2 有限元模型的建立  49-50
    4.1.3 网格划分及约束条件  50-53
  4.2 有限元计算结果分析  53-64
    4.2.1 节点的应力云图  53-60
    4.2.2 梁端强度分析  60-62
    4.2.3 节点核心区强度分析  62-63
    4.2.4 节点试件延性和耗能分析  63-64
  4.3 节点力学性能影响因素分析  64-67
    4.3.1 轴压比  64-65
    4.3.2 混凝土强度  65-66
    4.3.3 配箍率  66-67
  4.4 本章小结  67-68
第5章 结论与建议  68-70
  5.1 主要结论  68
  5.2 存在的问题与建议  68-70
参考文献  70-74
致谢  74-75
附录 攻读硕士期间发表的论文  75

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 混凝土结构、钢筋混凝土结构 > 特种混凝土结构
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