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钢管混凝土轴压短柱的承载力研究

作　者: 冯波涛
导　师: 段敬民
学　校: 河南理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢管混凝土轴心受压极限承载力耐火极限
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 236次
引　用: 2次
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内容摘要

钢管混凝土是由钢材和混凝土两种材料组成的一种组合结构形式。在受力过程中,由于能充分发挥钢材和混凝土两种材料的优点,同时克服两种材料各自存在的缺点,因此使钢管混凝土具有承载力高、塑性韧性和抗震性能好、施工便捷和快速、耐火和耐腐蚀性能好、经济效果好等优点,受到了工程实际的广泛应用。本文采用理论分析和数值模拟的方法,对轴心受压的钢管混凝土柱的承载力和耐火能力进行了研究,主要包括以下几个方面:1.分析了钢管混凝土在不同加载方式和套箍系数下的工作机理和性能,并列出了各国对钢管混凝土轴心受压短柱极限承载力的计算公式,与文献的试验数据进行对比。结果表明各国的计算值普遍低于试验值,随着套箍系数的增大极限承载力也在逐渐增加。2.通过有限元软件ANSYS建立了钢管混凝土轴心受压作用下的有限元模型,得出的荷载变形曲线与试验结果进行对比分析,分析结果表明钢管混凝土的受力过程由弹性、弹塑性以及破坏三个阶段组成,模拟结果与试验结果比较吻合,说明使用有限元模型分析的准确行和可行性。3.在确定钢材和混凝土的热工性能参数和本构关系的基础上,计算出了的不同截面和偏心率下耐火极限,并与文献试验进行对比分析。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
1 绪论  11-24
  1.1 钢管混凝土的特点  11-13
  1.2 国内外研究现状  13-23
    1.2.1 国外研究现状  13-17
    1.2.2 国内研究现状  17-19
    1.2.3 新型的钢管混凝土结构  19-22
    1.2.4 钢管混凝土存在的问题  22-23
  1.3 本文研究的主要内容  23-24
2 轴心受压作用下钢管混凝土的本构关系  24-33
  2.1 概述  24
  2.2 钢材的应力与应变关系  24-28
  2.3 核心混凝土的应力与应变关系  28-30
  2.4 钢管混凝土的应力与应变关系  30-32
  2.5 本章小结  32-33
3 钢管混凝土的工作机理和极限承载力  33-45
  3.1 概述  33
  3.2 钢管混凝土的工作机理  33-36
    3.2.1 不同加载方式下的工作机理  33-35
    3.2.2 不同套箍系数下的工作机理  35-36
  3.3 轴心受压下的极限承载力计算  36-40
  3.4 计算值与试验值的比较  40-43
    3.4.1 圆形的钢管混凝土短柱  40-41
    3.4.2 矩形的钢管混凝土短柱  41-43
  3.5 本章小结  43-45
4 钢管混凝土轴压短柱的有限元模拟分析  45-62
  4.1 有限元法的概述  45-46
  4.2 ANSYS 的简介  46-52
    4.2.1 前处理模块  46-50
    4.2.2 求解模块SOLUTION  50-51
    4.2.3 后处理模块POST1 和POST26  51-52
  4.3 圆钢管混凝土的模拟分析  52-57
    4.3.1 单元的选取  52-53
    4.3.2 模型的建立和网格划分  53-54
    4.3.3 加载及其求解  54-55
    4.3.4 数值模拟结果和分析  55-57
  4.4 矩形钢管混凝土的模拟分析  57-61
    4.4.1 单元的选取  57-58
    4.4.2 模型的建立和网格划分  58-59
    4.4.3 加载及其求解  59
    4.4.4 数值模拟结果和分析  59-61
  4.5 本章小结  61-62
5 钢管混凝土耐火的计算  62-72
  5.1 材料的热工性能  62-63
    5.1.1 钢材的热工性能  62-63
    5.1.2 混凝土的热工性能  63
  5.2 材料的力学性能  63-66
    5.2.1 钢材的力学性能  63-64
    5.2.2 混凝土的力学性能  64-66
  5.3 升温曲线  66-67
  5.4 耐火极限的计算  67-70
  5.5 算例  70-71
  5.6 本章小结  71-72
6 结论与展望  72-74
  6.1 结论  72-73
  6.2 展望  73-74
参考文献  74-78
作者简介  78-79
学位论文数据记  79

钢管混凝土轴压短柱的承载力研究

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