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圆钢管约束高纵筋率钢筋混凝土中长柱静力性能研究

作　者: 郝自强
导　师: 张素梅
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 圆钢管约束混凝土高纵筋率中长柱
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

圆钢管约束高纵筋率钢筋混凝土柱是指将混凝土填充于薄壁圆钢管内，配置纵筋率较高的纵筋，钢管在梁柱节点区域断开，不直接承担纵向荷载，仅对核心混凝土产生径向约束作用的一种新型组合柱。本文对圆钢管约束高纵筋率钢筋混凝土中长柱的压弯性能进行了试验研究和有限元分析。具体工作如下：（1）对4个圆钢管约束高纵筋率钢筋混凝土轴压中长柱和8个同参数的偏压中长柱进行了试验研究。试验以长细比(λ=24、40)、偏心距(e=0mm、25mm、50mm)为主要控制参数，其中截面直径分为200mm和240mm，纵筋率分别为6%、4.2%，对应的径厚比分别为134和161。（2）对各试件的破坏模式、承载能力进行对比分析，得出试件荷载-跨中挠度关系曲线、侧向挠度沿柱长的分布曲线、荷载-钢管应力曲线变化规律。试验结果表明：圆钢管约束高纵筋率钢筋混凝土中长柱具有较高的极限承载力和较好的延性，轴压与偏压中长柱均发生了极值点失稳破坏，长细比与偏心距对试件的极限承载力影响较大，随着长细比和偏心距的增加，试件的极限承载力不断降低。（3）采用有限元软件ABAQUS建立了圆钢管约束高纵筋率钢筋混凝土轴压与偏压中长柱有限元模型，通过本文试验数据与有限元结果进行了对比，结果吻合良好，验证了有限元模型的合理性。（4）本文在建立的有限元模型基础上，进行了大量的参数分析，分析在长细比、含钢率、混凝土抗压强度、钢材屈服强度等参数对圆钢管约束高纵筋率钢筋混凝土中长柱的轴压与偏压性能的影响。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题背景及意义  9-12
    1.1.1 课题背景  9-11
    1.1.2 研究意义  11-12
  1.2 国内外应用与研究现状  12-15
    1.2.1 应用现状  12-13
    1.2.2 研究现状  13-15
  1.3 本文主要研究内容  15-16
第2章圆钢管约束高纵筋率钢筋混凝土中长柱压弯构件试验研究  16-37
  2.1 引言  16-22
    2.1.1 试件设计  16-17
    2.1.2 试件制作  17-18
    2.1.3 材料性能  18-20
    2.1.4 试验装置与测量布置方案  20-22
    2.1.5 加载制度  22
  2.2 破坏模式分析  22-26
    2.2.1 CTRC-200-6-0  22-24
    2.2.2 CTRC-200-6-50  24
    2.2.3 CTRC-200-10-0  24-25
    2.2.4 CTRC-200-10-50  25-26
  2.3 荷载-位移曲线  26-29
  2.4 荷载-钢管应力曲线  29-35
    2.4.1 应力分析方法  29-30
    2.4.2 CTRC-200-6-0  30-31
    2.4.3 CTRC-200-6-50  31-33
    2.4.4 CTRC-200-10-0  33-34
    2.4.5 CTRC-200-10-50  34-35
  2.5 本章小结  35-37
第3章圆钢管约束高纵筋率钢筋混凝土中长柱轴压性能有限元分析  37-66
  3.1 引言  37
  3.2 有限元模型的建立  37-46
    3.2.1 材料本构关系与参数选取  37-42
    3.2.2 单元类型选取  42
    3.2.3 分析步设置  42-43
    3.2.4 单元界面的接触  43-44
    3.2.5 定义边界条件  44-45
    3.2.6 网格划分验证  45-46
  3.3 CTRC 轴压中长柱有限元模型的验证  46-48
    3.3.1 荷载-跨中挠度关系曲线验证  46-47
    3.3.2 荷载-钢管应变关系曲线验证  47-48
  3.4 轴压中长柱模型加载过程的应力变化  48-52
    3.4.1 核心混凝土的纵向应力分析  49-50
    3.4.2 钢管的应力分析  50-52
  3.5 CTRC 轴压中长柱模型的参数分析  52-64
    3.5.1 分析参数的确定  53-54
    3.5.2 长细比的影响  54-56
    3.5.3 含钢率的影响  56-59
    3.5.4 混凝土抗压强度的影响  59-62
    3.5.5 钢材屈服强度的影响  62-64
  3.6 本章小结  64-66
第4章圆钢管约束高纵筋率钢筋混凝土中长柱偏压性能有限元分析  66-78
  4.1 引言  66
  4.2 CTRC 偏压中长柱有限元模型的验证  66-70
    4.2.1 荷载-跨中挠度关系曲线验证  66-68
    4.2.2 荷载-钢管应变关系曲线验证  68-70
  4.3 偏压中长柱模型加载过程的应力变化  70-73
    4.3.1 核心混凝土的纵向应力分析  70-71
    4.3.2 钢管的应力分布  71-73
  4.4 CTRC 压弯中长柱模型的参数分析  73-77
    4.4.1 N/N_o-M/M_o关系曲线验证  73-74
    4.4.2 分析参数的确定  74
    4.4.3 长细比的影响  74-75
    4.4.4 含钢率的影响  75
    4.4.5 混凝土抗压强度的影响  75-76
    4.4.6 钢材屈服强度的影响  76-77
  4.5 本章小结  77-78
结论  78-79
参考文献  79-84
致谢  84

圆钢管约束高纵筋率钢筋混凝土中长柱静力性能研究

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