套环四肢钢管混凝土格构柱轴压试验研究及有限元分析

发布时间：2020-04-26 20:55

【摘要】：钢管混凝土结构具有承载力高、延性好的特点,为拓展钢管格构柱在村镇化低层装配式建筑中应用,本文以便于装配的套环四肢钢管混凝土格构柱(简称套环格构柱)作为研究对象,以套环与钢管间的间隙、缀条的相对转动以及长细比为变量,设计制作了10个套环格构柱试件,对其进行了轴心受压试验和有限元分析研究,全文分为四章:(1)通过阅读相关文献,评述了钢管混凝土组合柱的研究现状,已有成果和发展水平,对影响钢管混凝土组合柱的承载力的诸多影响因素进行了分析,在此为基础上,提出本文研究思路。(2)在2个前期试验基础上,得到影响套环格构柱承载力的3个主要因素,在此先行试验的基础上,制作了10个套环格构柱试件,并对其进行了的轴心受压试验,描述了试验现象及破坏形态,得到了各试件的荷载-应变曲线和荷载-位移曲线等;将试件承载力与普通格构柱计算公式对比,提出了套环格构柱的承载力计算公式。(3)利用ABAQUS软件对套环格构柱试件建立了有限元计算模型,通过计算模型得到了套环格构柱的应力云图、荷载-应变曲线及承载力,与试验结果吻合良好;探讨了ABAQUS软件对套环格构柱的一个套环螺栓连接节点的数值模型,提出了套环螺栓连接节点承载力的验算方法。(4)采用ABAQUS软件建立的有限元模型,对套环格构柱进行参数分析,主要分析了钢管内混凝土强度、柱肢钢管强度和壁厚、斜缀条的厚度和强度、套箍指标以及长细比等主要影响承载力的参数,获得了各参数对套环格构柱承载力的影响规律。
【图文】：

钢管混凝土柱,截面形状

凝土格构柱作为研究对象，以拓展格构柱在装配式建筑中的应用。本文选用试验的形式探究套环四肢钢管混凝土格构柱的受力性能，为其在实际工程的应用中提供理论和试验基础。1.2 钢管混凝土柱发展概况1.2.1 钢管混凝土柱的特点钢管混凝土柱是一种组合构件，按照截面形状分类，可以分为圆形、方形和多边形,如图 1.1 所示，而其中的圆形，在任意方向都是相同的，这对抵抗方向不确定的地震效果显著。钢管混凝土柱在本质上属于套箍混凝土，其基本工作原理有两点：（1）圆钢管对核心混凝土起到的约束效果，使混凝土处于三向受压状态，这提高了混凝土的轴心抗压强度与抗压缩变形能力；（2）外钢管借助核心混凝土的支撑作用，增强钢管壁的稳定性能，改变空钢管钢材的失稳特点，从而提高整体承载力。以上两点使钢管混凝土获得延性好、强度高、耐疲劳、质量轻、抗冲击等良好的力学性能，，此外钢管可直接作为模板，省去支模时间，而钢管兼

格构柱,缀条

a）平形 b）N 形 c）M 形 d）交叉形 e）X 形 f）K 形图 1.3 格构柱缀条布置形式1.3.2 钢管混凝土格构柱研究现状在工程建设中，钢管混凝土格构柱已有大量应用,尤其是在桥梁方面，如巫山长江大桥[27]、南海紫洞大桥[28]、广州丫髻沙大桥[29]等，其受力性能分析研究相对也较为成熟。部分学者的研究工作及所取得的成果陈列如下：蔡绍怀[7]使用极限平衡法将钢管混凝土柱承载力公式，拓展到格构柱在轴向荷载与弯矩共同作用下的工况，得出长细比对格构柱承载力的影响规律与实腹柱相似的结论；考虑格构式柱剪力的影响，用换算长细比替换实腹柱公式中的长细比，进而得到格构柱承载力表达式，并建议换算长细比按钢结构规范计算。陈宝春、欧智菁[30]以长细比作为试验变参数，用钢管混凝土材料制作出四个格构柱作为试件进行偏压试验，对柱肢的环向和纵向应变以及缀管应变等进行了分析，研究结果表明，格构柱在偏心荷载作用下，其极限承载力随长细比变化规律与轴心荷载在作用下的规律相同，在缀管与柱肢连接节点处，柱肢钢管形成应力集中，最终导致柱肢钢管在节点处撕裂。[31]
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9

【参考文献】