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湿式外包钢加固混凝土轴心受压柱的应用研究

作　者: 杨朋君
导　师: 吕梦周
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 结构工程
关键词: 湿式外包钢 轴心受压 应力水平 套箍效应 极限承载力
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


湿式外包钢加固方法是一种在实际工程中使用较为广泛的传统加固方法。湿式外包钢加固方法增加截面尺寸不大,角钢和缀板的套箍作用使原构件处于三向应力状态,从而使承载力、延性和刚度均得到大幅度的提高。本文通过对比分析建立合理有效的有限元模型,来模拟钢筋混凝土结构的实际受力状态,并归纳出不同因素作用下,钢筋混凝土结构的应力—应变及承载力的变化规律,为工程实际提供可靠的理论依据。主要研究内容如下：1、考虑到二次受力构件新加部分应力、应变的滞后现象,并通过钢筋屈服范围来考虑应力历史的作用,从而提出的外包钢利用系数与应力水平指标β的关系式；2、通过考虑角钢和缀板的“套箍效应”,考虑加固柱的角钢和缀板对核心混凝土形成的不同套箍指标,提出了混凝土强度提高系数的计算公式,进而给出了核心混凝土的抗压强度计算方法；3、综合考虑角钢利用系数和混凝土提高系数,确定了在不同应力水平条件下湿式加固轴心受压柱承载力计算公式,并通过与试验数据、理论计算结果进行对比,验证了承载力计算方法的正确性。4、根据湿式外包钢加固柱的受力特点,并用Von Mises屈服准则来确定屈服点,采用Ottosen强度准则模型作为破坏准则,分别给出了混凝土柱和加固混凝土柱的极限承载力及应力、应变,对比模拟结果与试验值和理论值拟合度,验证了有限元模型的有效性。5、利用ANSYS有限元模型来分析影响湿式外包钢加固轴心受压柱极限承载力的几个因素：角钢的型号、缀板的间距、应力历史的作用,分析可知缀板的间距对极限承载力影响较大,其次是角钢型号。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-16
  1.1 引言  11-12
  1.2 钢筋混凝土结构加固概述  12-13
    1.2.1 钢筋混凝土结构加固的目的  12
    1.2.2 建筑结构的加固方法与研究现状  12-13
  1.3 外包钢加固法的发展趋势  13-14
    1.3.1 外包钢加固法的介绍  14
    1.3.2 湿式外包钢加固法的研究现状  14
  1.4 本文研究的目的及主要内容  14-16
    1.4.1 本文研究的目的  14-15
    1.4.2 本文研究的主要内容  15-16
第2章 湿式加固的受力分析与承载力计算  16-28
  2.1 湿式加固柱的受力特点分析  16-17
    2.1.1 湿式加固柱的受力原理  16
    2.1.2 "套箍效应"对核心混凝土约束力的影响  16-17
    2.1.3 角钢加固轴心受压柱承载力的影响因素分析  17
  2.2 新旧两部分共同工作的原理  17
  2.3 湿式加固轴心受压柱的正截面承载力计算探讨  17-24
    2.3.1 加固前应力水平指标对卸荷的影响  17-18
    2.3.2 应力水平指标对角钢强度利用系数的影响  18-21
    2.3.3 "套箍效应"对约束混凝土抗压强度确定  21-22
    2.3.4 截面刚度  22
    2.3.5 基本假定  22-24
    2.3.6 轴心受压柱承载力的计算  24
  2.4 理论计算值与实验数据值的对比分析  24-27
    2.4.1 试验相关数据的选取  24-25
    2.4.2 试验值与理论值的对比分析  25-27
  2.5 本章小结  27-28
第3章 钢筋混凝土有限元分析  28-46
  3.1 ANSYS有限元分析思想简介  28-29
    3.1.1 ANSYS主要技术特点  28-29
    3.1.2 ANSYS软件的分析功能  29
  3.2 钢筋混凝土有限元理论  29-31
  3.3 钢筋混凝土弹塑性的本构关系  31-36
    3.3.1 材料本构模型  31-33
    3.3.2 混凝土本构关系  33-36
    3.3.3 钢筋本构关系  36
  3.4 钢筋混凝土的屈服准则  36-38
  3.5 钢筋混凝土的破坏准则  38-40
  3.6 荷载的加载原则  40
  3.7 求解  40-42
  3.8 结构非线性问题分析  42-43
  3.9 ANSYS模型的建立与分析  43-45
    3.9.1 混凝土SOLID65单元  43-45
    3.9.2 钢筋LINK8单元  45
    3.9.3 加固钢材SOLID45壳单元  45
  3.10 本章小结  45-46
第4章 ANSYS模拟验证分析  46-66
  4.1 有限元模拟基本假定  46
  4.2 模型的建立  46-47
  4.3 单元网格的划分  47-48
  4.4 荷载的施加  48-50
  4.5 收敛准则的确定  50
  4.6 求解方法  50-51
  4.7 有限元计算结果及分析  51-55
    4.7.1 有限元模拟计算对比分析  51-54
    4.7.2 有限元计算结果误差分析  54-55
  4.8 湿式加固影响因素的讨论分析  55-65
    4.8.1 角钢型号  55-58
    4.8.2 缀板间距  58-62
    4.8.3 应力历史的作用  62-65
  4.9 本章小结  65-66
结论与展望  66-68
  结论  66-67
  展望  67-68
参考文献  68-72
攻读硕士学位期间发表的论文及取得的科研成果  72-73
致谢  73

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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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