复合不锈钢管混凝土柱的滞回性能研究
发布时间：2020-08-13 14:20
【摘要】：复合不锈钢管混凝土是在复合普通钢管混凝土基础上发展起来的,这一新型组合结构不仅具有复合普通钢管混凝土的优点,诸如塑性和韧性好、承载力高、自重轻、施工方便等,而且由于外钢管为不锈钢材料,因而还具有美观、耐久性好、耐腐蚀等优点,在对抗腐蚀能力要求较高的海洋平台和跨海桥梁结构以及城市标志性建筑有很好的应用前景。本文采用试验和有限元分析相结合的方法研究复合不锈钢管混凝土柱在拟静力作用下的抗震性能,对其破坏过程、破坏形态、破坏机理和参数分析进行了详细研究。本文主要进行了以下研究工作:(1)完成了 8根圆形构件(包括6根圆形复合不锈钢管混凝土、2根中空夹层不锈钢管混凝土)和8根方形构件(包括6根方形复合不锈钢管混凝土、1根中空夹层不锈钢管混凝土以及1根不锈钢管混凝土)在往复荷载作用下的试验研究。试验变化的参数为:轴压比、内外管尺寸比。研究了复合不锈钢管混凝土柱在往复荷载作用下的全过程状态、最终破坏形态、侧向荷载-位移滞回曲线、骨架线、刚度退化、延性、耗能能力、变形、应变、弯矩-曲率关系等,考察了不同参数的影响规律并比较了不同截面类型柱的性能。(2)利用ABAQUS有限元软件建立了复合不锈钢管混凝土柱在单调和往复加载作用下的有限元分析模型,有限元计算结果与试验结果吻合良好,验证了有限元模型的适用性。(3)利用验证后的有限元分析模型进行复合不锈钢管混凝土柱在轴压力和侧向荷载作用下全过程的工作机理分析,考察了外不锈钢管、内钢管、夹层混凝土、核心混凝土的应力状态。(4)以外钢管屈服强度、内管屈服强度、夹层混凝土抗压强度、内层混凝土抗压强度、内外管尺寸比、外管径厚比(宽厚比)、内管径厚比、轴压比和长细比为变化参数,考察各参数对复合不锈钢管混凝土柱侧向荷载-侧向位移骨架线的影响规律,比较了复合不锈钢管混凝土柱和复合普通钢管混凝土柱在性能上的差异。在参数分析的基础上,提出了复合不锈钢管混凝土结构侧向荷载-位移骨架线的简化计算方法。
【学位授予单位】：福建工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9
【图文】：
钢的价格大概是普通钢的５倍左右，为了既能降低成本又能充分利用不锈钢的优点，在逡逑不锈钢管混凝土内部增加内钢管，这样混凝土以及内钢管势必可以减少外层不锈钢用量，逡逑从而降低工程结构造价。如图１－１所示为本文所研宄的复合不锈钢管混凝土柱截面形式，逡逑均由外不锈钢管、内圆钢管、圆钢管内层混凝土、内外钢管之间的夹层混凝土四部分组逡逑成。逡逑／邋圆不锈钢管逦＾方不锈钢管逡逑＾＾＝＝＝５＾＾逦／邋圆钢管逦ＩＩ逦■逦￣圆钢管逡逑内层混凝土逦／内层混凝土逡逑ｕ邋Ｉ逦ｊ邋ｊ夹层混凝土逦夹层灥土逡逑（ａ）圆形复合不锈钢管混凝土柱逦（ｂ）方形复合不锈钢管混凝土柱逡逑图１－１复合柱截面示意图逡逑１逡逑
钢的价格大概是普通钢的５倍左右，为了既能降低成本又能充分利用不锈钢的优点，在逡逑不锈钢管混凝土内部增加内钢管，这样混凝土以及内钢管势必可以减少外层不锈钢用量，逡逑从而降低工程结构造价。如图１－１所示为本文所研宄的复合不锈钢管混凝土柱截面形式，逡逑均由外不锈钢管、内圆钢管、圆钢管内层混凝土、内外钢管之间的夹层混凝土四部分组逡逑成。逡逑／邋圆不锈钢管逦＾方不锈钢管逡逑＾＾＝＝＝５＾＾逦／邋圆钢管逦ＩＩ逦■逦￣圆钢管逡逑内层混凝土逦／内层混凝土逡逑ｕ邋Ｉ逦ｊ邋ｊ夹层混凝土逦夹层灥土逡逑（ａ）圆形复合不锈钢管混凝土柱逦（ｂ）方形复合不锈钢管混凝土柱逡逑图１－１复合柱截面示意图逡逑１逡逑
２．邋１前言逡逑本章进行了邋６根圆形复合不锈钢管混凝土构件和２根中空夹层不锈钢管混凝土构件逡逑在拟静力作用下的试验研宄，如图２－１所示。以轴压比和管径比进行单一变量，考察圆逡逑形复合不锈钢混凝土柱在往复荷载作用下的破坏形态、极限承载力、滞回曲线、骨架线、逡逑刚度退化、延性系数、变形能力、耗能力、应变分布等特性。逡逑／逦外不锈钢管逦ｙ逦外不锈钢管逡逑－５５＝＾／逦内普通钢管逦内普通钢管逡逑德一德一逡逑Ａ逦｜逡逑＾逦Ｄｎ逦，逦＾逦Ｄａ邋＿逡逑（ａ）逦（ｂ）逡逑图２－１试件截面图逡逑２．邋２试验概况逡逑２．邋２．邋１试件设计逡逑制作了邋６根圆形复合不锈钢混凝土构件和２根中空夹层不锈钢管混凝土对比试件，逡逑如表２－１所示。试验变化参数为轴压比和管径比。《为轴压比，定义为逡逑？＝Ｍ）／（0ｂ．２ｖ４ＳＱ＋／ｙ４ｓｉ＋／ｅ４ｔ）＋／ｅＤ，邋Ｍ）为轴压力。式中：ｆ为混凝土圆柱体强度，p骸：停剩螅殄义戏直鹞獠恍飧止芎湍谄胀ǜ止艿慕孛婷婊恕：痛危榉直鹗羌胁慊炷梁湍诓慊炷铃义系慕孛婊１恚玻钡墓辜浦校谝桓觯帽硎就飧止芙孛嫘巫词窃残危诙觯帽硎惧义夏诟止芙孛嫘巫词窃残危谌鲎帜福粱颍路直鸨硎灸诠芄芫叮担埃恚砗停福埃恚恚谒母鲥义献帜福雍停朔直鸨硎灸诟止苣谔畛浠炷粒ㄊ敌模┖筒惶畛浠炷粒ǹ招模
本文编号：2792115
【学位授予单位】：福建工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9
【图文】：
钢的价格大概是普通钢的５倍左右，为了既能降低成本又能充分利用不锈钢的优点，在逡逑不锈钢管混凝土内部增加内钢管，这样混凝土以及内钢管势必可以减少外层不锈钢用量，逡逑从而降低工程结构造价。如图１－１所示为本文所研宄的复合不锈钢管混凝土柱截面形式，逡逑均由外不锈钢管、内圆钢管、圆钢管内层混凝土、内外钢管之间的夹层混凝土四部分组逡逑成。逡逑／邋圆不锈钢管逦＾方不锈钢管逡逑＾＾＝＝＝５＾＾逦／邋圆钢管逦ＩＩ逦■逦￣圆钢管逡逑内层混凝土逦／内层混凝土逡逑ｕ邋Ｉ逦ｊ邋ｊ夹层混凝土逦夹层灥土逡逑（ａ）圆形复合不锈钢管混凝土柱逦（ｂ）方形复合不锈钢管混凝土柱逡逑图１－１复合柱截面示意图逡逑１逡逑
钢的价格大概是普通钢的５倍左右，为了既能降低成本又能充分利用不锈钢的优点，在逡逑不锈钢管混凝土内部增加内钢管，这样混凝土以及内钢管势必可以减少外层不锈钢用量，逡逑从而降低工程结构造价。如图１－１所示为本文所研宄的复合不锈钢管混凝土柱截面形式，逡逑均由外不锈钢管、内圆钢管、圆钢管内层混凝土、内外钢管之间的夹层混凝土四部分组逡逑成。逡逑／邋圆不锈钢管逦＾方不锈钢管逡逑＾＾＝＝＝５＾＾逦／邋圆钢管逦ＩＩ逦■逦￣圆钢管逡逑内层混凝土逦／内层混凝土逡逑ｕ邋Ｉ逦ｊ邋ｊ夹层混凝土逦夹层灥土逡逑（ａ）圆形复合不锈钢管混凝土柱逦（ｂ）方形复合不锈钢管混凝土柱逡逑图１－１复合柱截面示意图逡逑１逡逑
２．邋１前言逡逑本章进行了邋６根圆形复合不锈钢管混凝土构件和２根中空夹层不锈钢管混凝土构件逡逑在拟静力作用下的试验研宄，如图２－１所示。以轴压比和管径比进行单一变量，考察圆逡逑形复合不锈钢混凝土柱在往复荷载作用下的破坏形态、极限承载力、滞回曲线、骨架线、逡逑刚度退化、延性系数、变形能力、耗能力、应变分布等特性。逡逑／逦外不锈钢管逦ｙ逦外不锈钢管逡逑－５５＝＾／逦内普通钢管逦内普通钢管逡逑德一德一逡逑Ａ逦｜逡逑＾逦Ｄｎ逦，逦＾逦Ｄａ邋＿逡逑（ａ）逦（ｂ）逡逑图２－１试件截面图逡逑２．邋２试验概况逡逑２．邋２．邋１试件设计逡逑制作了邋６根圆形复合不锈钢混凝土构件和２根中空夹层不锈钢管混凝土对比试件，逡逑如表２－１所示。试验变化参数为轴压比和管径比。《为轴压比，定义为逡逑？＝Ｍ）／（0ｂ．２ｖ４ＳＱ＋／ｙ４ｓｉ＋／ｅ４ｔ）＋／ｅＤ，邋Ｍ）为轴压力。式中：ｆ为混凝土圆柱体强度，p骸：停剩螅殄义戏直鹞獠恍飧止芎湍谄胀ǜ止艿慕孛婷婊恕：痛危榉直鹗羌胁慊炷梁湍诓慊炷铃义系慕孛婊１恚玻钡墓辜浦校谝桓觯帽硎就飧止芙孛嫘巫词窃残危诙觯帽硎惧义夏诟止芙孛嫘巫词窃残危谌鲎帜福粱颍路直鸨硎灸诠芄芫叮担埃恚砗停福埃恚恚谒母鲥义献帜福雍停朔直鸨硎灸诟止苣谔畛浠炷粒ㄊ敌模┖筒惶畛浠炷粒ǹ招模
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