型钢—再生混凝土组合梁受力性能研究

发布时间：2017-10-29 16:25

  本文关键词：型钢—再生混凝土组合梁受力性能研究

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【摘要】：近年来,我国经济发展迅速,人们生活水平日益提高,环保意识逐渐增强,环境保护已经成为当今的热门话题。同时,经济的飞速发展也为建筑业提供了广阔的发展空间。作为用量最大的建筑材料,混凝土的消耗量随着建筑业的发展与日俱增,资源的过度开采越发严重。与此同时,伴随着新工程项目的建设和已有废旧建筑物的拆除,大量的建筑废弃物、建筑垃圾生成。这些建筑垃圾的运输及处理,不仅造成了大量的人力财力消耗,也给环境带来了极大的损害。因此,再生混凝土的开发和应用,对资源的回收利用和环境保护有着重大意义。再生混凝土是一种绿色混凝土,其开发和应用缓解了混凝土作为用量最大的人造材料对自然资源的占用及对环境造成的负面影响,保证了人类社会的可持续发展。随着再生混凝土的研究和应用,型钢-再生混凝土组合结构也逐渐受到国内外学者的关注。型钢-再生混凝土组合结构兼有组合结构自重轻、节约钢材、抗震性能好、承载力可靠等优点和再生混凝土低成本、低污染、降低自然资源消耗等优点,适合我国建筑业飞速发展的现状,有很好的研究意义和应用价值。本文首先介绍了再生混凝土和组合梁的研究应用情况,再生混凝土的基本力学性能及ABAQUS软件的功能特点,然后采用ABAQUS软件对内置型钢-再生混凝土梁试验进行模拟研究,确定材料本构关系的适用性；对型钢-混凝土组合梁试验进行模拟研究,确定所建模型的准确性;在确定了上述验证条件正确性的基础上,建立型钢-再生混凝土组合梁模型；推导型钢-再生混凝土组合梁抗弯承载力计算公式,并将模拟结果与计算结果相比较,验证计算公式的正确性；在上述工作的基础上,通过改变再生混凝土强度、再生骨料取代率、型钢截面尺寸、剪力连接度和混凝土板截面尺寸,研究其对型钢-再生混凝土组合梁的承载力、变形、交接面滑移和跨中截面应变的影响。研究结果如下：随着再生混凝土强度增加,组合梁极限荷载增加,交接面滑移减小,混凝土强度在C50以上时,其对组合梁极限荷载和交界面滑移影响程度降低；再生骨料取代率在50%以下时,组合梁交接面滑移随取代率的增加而减小,再生骨料取代率在50%以上时,组合梁交接面滑移随取代率的增加而增大,同时取代率对组合梁极限荷载影响不大：随着型钢截面尺寸增加,组合梁极限荷载增加,交接面滑移增大,型钢截面尺寸增加到120b以上时,其对组合梁极限荷载影响程度降低;随着剪力连接度增大,组合梁极限荷载增大,交接面滑移减小,剪力连接度大于1时,其对组合梁极限荷载和交接面滑移的影响程度逐渐降低,同时由于交接面端部和距跨中2/5-3/5两处滑移较大,建议在这两处做栓钉加密处理；随着混凝土板高度增大,组合梁极限荷载增加,交接面滑移减小,但影响幅度较小,而混凝土用量大幅度增加。研究结果表明,型钢-再生混凝土组合梁在单调荷载作用下的受力性能良好,希望本文可以为型钢-再生混凝土组合梁在工程中的应用提供参考。
【关键词】：再生混凝土 组合梁 有限元分析 再生骨料取代率 交接面滑移
【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.9
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第-章 绪论12-24
• 1.1 再生混凝土的研究现状及应用情况12-18
• 1.1.1 国外再生混凝土的研究现状13-14
• 1.1.2 国外再生混凝土的应用14-16
• 1.1.3 国内再生混凝土的研究现状16-17
• 1.1.4 国内再生混凝土的应用17-18
• 1.2 钢与混凝土组合梁18-22
• 1.2.1 组合梁的分类18-21
• 1.2.2 组合梁的研究现状21-22
• 1.3 本文主要研究内容22-24
• 第二章 再生混凝土力学性能24-30
• 2.1 抗压强度与抗拉强度24-26
• 2.1.1 抗压强度24-25
• 2.1.2 抗拉强度25-26
• 2.2 弹性模量26-27
• 2.3 泊松比27
• 2.4 再生骨料的特征27-29
• 2.4.1 再生骨料的吸水特性27-28
• 2.4.2 再生骨料的压碎值28
• 2.4.3 再生粗骨料的裹面特征及针片状颗粒含量28
• 2.4.4 再生骨料的堆积密度和表观密度28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 组合梁受力性能的有限元分析30-46
• 3.1 ABAQUS软件介绍30-31
• 3.1.1 ABAQUS软件简介30
• 3.1.2 ABAQUS软件功能特点30-31
• 3.2 内置型钢-再生混凝土梁有限元模拟31-36
• 3.2.1 材料的单元选取和本构关系31-33
• 3.2.2 模型的建立和网格的划分33-34
• 3.2.3 有限元模拟分析34-36
• 3.3 型钢-再生混凝土组合梁有限元模拟36-41
• 3.3.1 材料的单元选取和本构关系36-37
• 3.3.2 模型的建立和网格的划分37-38
• 3.3.3 型钢-再生混凝土组合梁模拟分析38-41
• 3.4 型钢-再生混凝土组合梁抗弯承载力计算41-44
• 3.4.1 基本假定41-42
• 3.4.2 第一类截面抗弯承载力计算42-43
• 3.4.3 第二类截面抗弯承载力计算43-44
• 3.4.4 计算值与模拟值对比44
• 3.5 本章小结44-46
• 第四章 型钢-再生混凝土组合梁受力性能的影响因素分析46-66
• 4.1 再生混凝土强度对组合梁受力性能影响46-49
• 4.1.1 荷载-挠度曲线46-47
• 4.1.2 型钢与混凝土板之间的滑移47-48
• 4.1.3 跨中截面应变分析48-49
• 4.2 再生骨料取代率对组合梁受力性能的影响49-53
• 4.2.1 荷载-挠度曲线50
• 4.2.2 型钢与混凝土板之间的滑移50-52
• 4.2.3 跨中截面应变分析52-53
• 4.3 型钢截面尺寸对组合梁受力性能的影响53-56
• 4.3.1 荷载-挠度曲线53-54
• 4.3.2 型钢与混凝土板之间的滑移54-55
• 4.3.3 跨中截面应变分析55-56
• 4.4 剪力连接度对组合梁受力性能的影响56-60
• 4.4.1 荷载-挠度曲线57
• 4.4.2 型钢与混凝土板之间的滑移57-59
• 4.4.3 跨中截面应变分析59-60
• 4.5 混凝土板截面尺寸对组合梁受力性能的影响60-63
• 4.5.1 荷载-挠度曲线60-61
• 4.5.2 型钢与混凝土板之间的滑移61-62
• 4.5.3 跨中截面应变分析62-63
• 4.6 本章小结63-66
• 第五章 结论66-68
• 5.1 结论66-67
• 5.2 展望67-68
• 参考文献68-72
• 作者简介72
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文72-74
• 致谢74

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本文编号：1113779