钢管混凝土界面缺陷条件下的力学性能研究
发布时间：2021-06-20 13:43
由于钢管混凝土具有承载能力高,抗震性能突出,自重轻,施工方便,造价经济等优点,已经广泛应用于实际工程中。大量工程实践显示,实际运行过程中,伴随着力、热等荷载耦合因素作用下,钢管混凝土存在界面缺陷现象;缺陷的出现会使得钢管混凝土的极限承载力降低以及影响钢管混凝土的工作机理和力学性能,鉴于此,本文在再此基础上进行了界面缺陷后的极限承载力、工作机理和力学性能以及参数影响情况的分析研究。为研究钢管混凝土界面缺陷的性能,本文开展了以下几方面的工作:（1）用极限平衡法推导钢管混凝土界面缺陷的极限承载力。提出基本假设并以极限平衡法为基础,对钢管混凝土界面缺陷的极限承载力进行理论推导。建立了三种常见钢管混凝土界面缺陷轴压短柱极限承载力近似计算公式。结合已有研究文献进行实例验证,结果表明用本文推导的承载力与文献试验值的折减趋势一致,比较吻合,验证了本章理论推导的可行性及精确性。（2）用大型有限元分析软件ABAQUS对钢管混凝土界面缺陷的力学性能进行了研究。首先详细介绍了软件的分析过程,建立有限元模型,验证了模型的可行性;然后分析了钢管混凝土的脱空和脱粘缺陷对于力学性能的影响,从轴向荷载和应变的关系、破坏...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钢管混凝土A-SI曲线
a)实体单元 C3D8R b)壳单元 S4R图 3.2 本文选用的单元模型.2 本构选取数值模拟中材料的本构关系是指由试验得出的材料应力与应变的曲线关系可以用数学表达式来表示，可以说在分析中材料的本构是整个分析中的灵魂影响到模拟结果的正确性。所以利用有限元模拟的方法对结构进行分析的第一要考虑的就是组成结构各材料的本构模型，尤其是在界面缺陷钢管混轴压力学性能分析和参数分析中，很有必要对材料的本构关系进行研究选取与混凝土两种材料本构关系模型的选取对本文的模拟计算结果至关重要，确的选择本构模型不仅直接影响到计算的收敛与否，而且还影响到计算的。.2.1 钢材的本构关系核心混凝土的变形也会影响到钢管，而核心混凝土的本构关系又是使用一
工程硕士学位论文29图 3.1 ABAQUS 建模分析流程图3.3 ABAQUS 有限元模型的建立3.3.1 单元选取为了解决各种类型的问题，在 ABAQUS 软件的单元库中提供了很多类型的单元给用户选用。总的来说，常见的单元类型包括：实体单元、壳单元、梁单元和桁架单元等。在不考虑自适应网格的情况下，在 ABAQUS 中的应力、位移单元的行为都是基于拉格朗日或材料描述的，在分析中材料与单元关联，且材料不能从单元中流出。实体单元是用户应用最多的一种单元，实体单元每个表面都可以和其他单元相连，因此可以形成各种各样能承受任意荷载的模型。如果三维中某一维的厚度远小于另外两维，而且垂直于这一维的应力很小可以忽略的单元称为壳单元。本文中混凝土选用实体单元，钢管选用壳单元，所有单元采用线性缩减积分。本文数值模拟中各个材料采用如下单元[38]：(1)混凝土选用八节点六面体线性缩减三维实体单元 ( C 3D 8 R)；(2)钢管选用四节点四边形曲面薄壳线性缩减积分壳单元( S 4 R);(3)端板采用刚体模拟，即弹性模量趋于无限大，需要忽略其变形，尺寸要比钢
【参考文献】：
期刊论文
[1]脱粘圆形钢管混凝土拱肋的极限荷载试验研究[J]. 林春姣,郑皆连,王楚杰,林春伟,赵轩毅. 广西大学学报(自然科学版). 2016(04)
[2]考虑脱空的方钢管混凝土短柱轴压性能有限元分析[J]. 叶勇,李威,陈锦阳. 建筑结构学报. 2015(S1)
[3]脱空钢管混凝土短柱偏心受压破坏形态试验研究[J]. 刘夏平,唐述,杨作用,蔡卡宏,刘爱荣. 广州大学学报(自然科学版). 2010(03)
[4]脱空率对偏心受压钢管混凝土力学性能影响研究[J]. 刘夏平,唐春会,杨作用,宁运琳,刘爱荣. 中山大学学报(自然科学版). 2010(S1)
[5]脱粘钢管混凝土单圆管短柱偏压试验[J]. 薛俊青,陈宝春,BRISEGHELLA Bruno. 建筑结构学报. 2009(S2)
[6]钢管混凝土拱肋脱空分类及原因分析[J]. 忻嘉昆. 中国科技信息. 2009(23)
[7]核心混凝土脱空对钢管混凝土构件力学性能的影响[J]. 杨世聪,王福敏,渠平. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2008(03)
[8]有脱空缺陷的钢管混凝土短柱承载力分析[J]. 纪洪广,张贝贝. 钢结构. 2007(01)
[9]钢管混凝土拱桥拱肋混凝土缺陷及检测方法简介[J]. 廖渭扬,黄福伟,周海龙. 甘肃科技. 2005(10)
[10]解决钢管混凝土拱肋泵注混凝土脱空问题的设计方案[J]. 饶德军,黎海宁,张玉红,唐小萍. 铁道建筑. 2005(04)
博士论文
[1]钢管混凝土局部受压时的工作机理研究[D]. 刘威.福州大学 2005
硕士论文
[1]CFRP约束圆钢管高强混凝土短柱轴心受压性能研究[D]. 谭杨.湖南大学 2016
[2]脱粘钢管混凝土单圆管拱肋极限承载力实验研究[D]. 赵轩毅.广西大学 2015
[3]脱空钢管混凝土柱受压下极限承载力的分析研究[D]. 张希萌.兰州交通大学 2015
[4]钢管混凝土结构脱空后的受力性能研究[D]. 刘漳.浙江大学 2015
[5]考虑长期荷载作用影响时带脱空缺陷钢管混凝土柱的力学性能研究[D]. 李东升.福建农林大学 2014
[6]脱空钢管混凝土受压构件力学性能的有限元分析[D]. 杜煜.沈阳工业大学 2014
[7]管内混凝土脱空检测新方法及脱空对钢管砼拱桥力学性能影响的研究[D]. 张永宁.重庆交通大学 2013
[8]脱空钢管混凝土构件力学性能研究[D]. 唐述.广州大学 2011
[9]脱空对钢管混凝土单圆管拱肋受力影响分析[D]. 周松川.西南交通大学 2010
[10]脱空对钢管混凝土受力性能的影响[D]. 梁柯峰.湖南大学 2008
本文编号：3239306
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钢管混凝土A-SI曲线
a)实体单元 C3D8R b)壳单元 S4R图 3.2 本文选用的单元模型.2 本构选取数值模拟中材料的本构关系是指由试验得出的材料应力与应变的曲线关系可以用数学表达式来表示，可以说在分析中材料的本构是整个分析中的灵魂影响到模拟结果的正确性。所以利用有限元模拟的方法对结构进行分析的第一要考虑的就是组成结构各材料的本构模型，尤其是在界面缺陷钢管混轴压力学性能分析和参数分析中，很有必要对材料的本构关系进行研究选取与混凝土两种材料本构关系模型的选取对本文的模拟计算结果至关重要，确的选择本构模型不仅直接影响到计算的收敛与否，而且还影响到计算的。.2.1 钢材的本构关系核心混凝土的变形也会影响到钢管，而核心混凝土的本构关系又是使用一
工程硕士学位论文29图 3.1 ABAQUS 建模分析流程图3.3 ABAQUS 有限元模型的建立3.3.1 单元选取为了解决各种类型的问题，在 ABAQUS 软件的单元库中提供了很多类型的单元给用户选用。总的来说，常见的单元类型包括：实体单元、壳单元、梁单元和桁架单元等。在不考虑自适应网格的情况下，在 ABAQUS 中的应力、位移单元的行为都是基于拉格朗日或材料描述的，在分析中材料与单元关联，且材料不能从单元中流出。实体单元是用户应用最多的一种单元，实体单元每个表面都可以和其他单元相连，因此可以形成各种各样能承受任意荷载的模型。如果三维中某一维的厚度远小于另外两维，而且垂直于这一维的应力很小可以忽略的单元称为壳单元。本文中混凝土选用实体单元，钢管选用壳单元，所有单元采用线性缩减积分。本文数值模拟中各个材料采用如下单元[38]：(1)混凝土选用八节点六面体线性缩减三维实体单元 ( C 3D 8 R)；(2)钢管选用四节点四边形曲面薄壳线性缩减积分壳单元( S 4 R);(3)端板采用刚体模拟，即弹性模量趋于无限大，需要忽略其变形，尺寸要比钢
【参考文献】：
期刊论文
[1]脱粘圆形钢管混凝土拱肋的极限荷载试验研究[J]. 林春姣,郑皆连,王楚杰,林春伟,赵轩毅. 广西大学学报(自然科学版). 2016(04)
[2]考虑脱空的方钢管混凝土短柱轴压性能有限元分析[J]. 叶勇,李威,陈锦阳. 建筑结构学报. 2015(S1)
[3]脱空钢管混凝土短柱偏心受压破坏形态试验研究[J]. 刘夏平,唐述,杨作用,蔡卡宏,刘爱荣. 广州大学学报(自然科学版). 2010(03)
[4]脱空率对偏心受压钢管混凝土力学性能影响研究[J]. 刘夏平,唐春会,杨作用,宁运琳,刘爱荣. 中山大学学报(自然科学版). 2010(S1)
[5]脱粘钢管混凝土单圆管短柱偏压试验[J]. 薛俊青,陈宝春,BRISEGHELLA Bruno. 建筑结构学报. 2009(S2)
[6]钢管混凝土拱肋脱空分类及原因分析[J]. 忻嘉昆. 中国科技信息. 2009(23)
[7]核心混凝土脱空对钢管混凝土构件力学性能的影响[J]. 杨世聪,王福敏,渠平. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2008(03)
[8]有脱空缺陷的钢管混凝土短柱承载力分析[J]. 纪洪广,张贝贝. 钢结构. 2007(01)
[9]钢管混凝土拱桥拱肋混凝土缺陷及检测方法简介[J]. 廖渭扬,黄福伟,周海龙. 甘肃科技. 2005(10)
[10]解决钢管混凝土拱肋泵注混凝土脱空问题的设计方案[J]. 饶德军,黎海宁,张玉红,唐小萍. 铁道建筑. 2005(04)
博士论文
[1]钢管混凝土局部受压时的工作机理研究[D]. 刘威.福州大学 2005
硕士论文
[1]CFRP约束圆钢管高强混凝土短柱轴心受压性能研究[D]. 谭杨.湖南大学 2016
[2]脱粘钢管混凝土单圆管拱肋极限承载力实验研究[D]. 赵轩毅.广西大学 2015
[3]脱空钢管混凝土柱受压下极限承载力的分析研究[D]. 张希萌.兰州交通大学 2015
[4]钢管混凝土结构脱空后的受力性能研究[D]. 刘漳.浙江大学 2015
[5]考虑长期荷载作用影响时带脱空缺陷钢管混凝土柱的力学性能研究[D]. 李东升.福建农林大学 2014
[6]脱空钢管混凝土受压构件力学性能的有限元分析[D]. 杜煜.沈阳工业大学 2014
[7]管内混凝土脱空检测新方法及脱空对钢管砼拱桥力学性能影响的研究[D]. 张永宁.重庆交通大学 2013
[8]脱空钢管混凝土构件力学性能研究[D]. 唐述.广州大学 2011
[9]脱空对钢管混凝土单圆管拱肋受力影响分析[D]. 周松川.西南交通大学 2010
[10]脱空对钢管混凝土受力性能的影响[D]. 梁柯峰.湖南大学 2008
本文编号：3239306
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