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配筋钢管混凝土构件的力学性能研究

作　者: 罗辑
导　师: 魏华；王海军
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 配筋钢管混凝土构件 力学性能 有限元分析 ABAQUS
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


钢管混凝土结构具有承载力高、塑性和韧性好等一系列优点,已广泛应用于各种工程结构中,但是在大型钢管混凝土复合结构中,中间的混凝土截面过大,在地震及其它大荷载的作用下,容易产生混凝土的剪切破坏,而有造成结构脆性破坏的隐患。在核心混凝土中加配钢筋是有效措施之一,但目前对配筋钢管混凝土构件的研究很少。因此,开展对配筋钢管混凝土构件力学性能的研究是十分有必要的。本文采用ABAQUS有限元分析软件对于配筋钢管混凝土构件的力学性能进行了有限元分析。计算结果与试验结果吻合较好。对于轴压构件的分析表明:(1)在钢管混凝土轴压构件中配置钢筋可以有效提高其极限承载力,径厚比越大,提高幅度越大;(2)提高混凝土强度可有效提高轴压构件的极限承载力,但随着混凝土强度的提高,轴压构件发生脆性破坏的可能也随之增大;(3)增加钢管厚度可使轴压构件的极限承载力提高,但随着钢管厚度的增加,承载力提高的幅度有所降低;(4)配筋位置与数量对于轴压构件极限承载力的影响不大,双重配筋比单层配筋构件的承载力高一些;(5)由核心混凝土截面应力场分析可知,在核心混凝土中配置钢筋可使混凝土的材料性能得以充分的发挥;由钢筋应力分析可知,纵筋应力得以充分发挥,箍筋对于混凝土的横向膨胀起到了很好的约束作用。对于纯弯构件的分析表明:(1)提高混凝土强度可提高纯弯构件的极限承载力,但提高幅度没有轴压构件那么大;(2)增加钢管厚度可有效提高纯弯构件的极限承载力;(3)配筋位置与数量对于纯弯构件承载力的影响甚微;(4)配筋对于其核心混凝土应力场的分布情况没有太大的影响。在钢管混凝土构件极限承载力计算公式的基础上,提出了配筋钢管混凝土构件的极限承载力计算公式,用此计算结果与试验数据进行了比较,二者吻合良好。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-20
  1.1 钢管混凝土结构概述  10-12
  1.2 钢管混凝土及配筋钢管混凝土在国内外的研究动态  12-17
    1.2.1 钢管混凝土的研究现状  12-15
    1.2.2 配筋钢管混凝土的研究现状  15-17
  1.3 基于ABAQUS的钢管混凝土非线性分析  17-18
  1.4 本文的研究内容  18-20
第二章 有限元分析模型  20-37
  2.1 有限元分析模型  20-34
    2.1.1 钢材的本构模型  20-21
    2.1.2 混凝土塑性损伤模型  21-29
    2.1.3 核心混凝土塑性性能定义  29-31
    2.1.4 界面模型  31-32
    2.1.5 单元选取  32
    2.1.6 单元网格划分  32-34
  2.2 模型验证  34-36
    2.2.1 轴压构件验证  34-35
    2.2.2 纯弯构件验证  35-36
  2.3 本章小结  36-37
第三章 配筋钢管混凝土轴压构件有限元分析  37-54
  3.1 引言  37
  3.2 轴压构件基本信息  37-38
  3.3 计算结果与试验结果的对比  38-43
  3.4 主要参数影响分析  43-47
    3.4.1 混凝土强度影响分析  43-44
    3.4.2 钢管厚度影响分析  44-46
    3.4.3 配筋位置与数量影响分析  46-47
  3.5 核心混凝土截面应力场分析  47-48
  3.6 核心混凝土纵向应力-应变关系分析  48-49
  3.7 钢材应力分析  49-50
    3.7.1 钢管应力分析  49-50
    3.7.2 钢筋应力分析  50
  3.8 轴压构件破坏模态  50-51
  3.9 配筋钢管混凝土轴压构件承载力研究  51-53
    3.9.1 配筋钢管混凝土轴压构件承载力设计公式  51-52
    3.9.2 计算结果分析  52-53
  3.10 本章小结  53-54
第四章 配筋钢管混凝土纯弯构件有限元分析  54-69
  4.1 引言  54
  4.2 纯弯构件基本信息  54-55
  4.3 计算结果与试验结果的对比  55-59
  4.4 主要参数影响分析  59-63
    4.4.1 混凝土强度影响分析  59-60
    4.4.2 钢管厚度影响分析  60-62
    4.4.3 配筋位置与数量影响分析  62-63
  4.5 核心混凝土截面应力场分析  63-64
  4.6 钢材应力分析  64-66
    4.6.1 钢管应力分析  64-65
    4.6.2 钢筋应力分析  65-66
  4.7 纯弯构件破坏模态  66-67
  4.8 配筋钢管混凝土纯弯构件承载力研究  67-68
    4.8.1 配筋钢管混凝土纯弯构件承载力设计公式  67
    4.8.2 计算结果分析  67-68
  4.9 本章小结  68-69
第五章 结论  69-71
参考文献  71-74
在学研究成果  74-75
致谢  75

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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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