劲性不锈钢管混凝土柱耐火性能试验与数值模拟研究

发布时间：2023-03-05 09:55

　　不锈钢管混凝土是指在不锈钢管内填充混凝土后,不锈钢管和混凝土同时受力的构件,在此基础上,在不锈钢管混凝土内配置型钢形成劲性不锈钢管混凝土。其优越性能依靠不锈钢管和混凝土及内置型钢协同工作来发挥,但三种材料之间的相互作用机理比较复杂。在高温作用下,外侧不锈钢管的温度很高,核心混凝土存在不均匀的温度场,即外部混凝土温度明显高于内部混凝土温度,也使得内置型钢强度损失很少,试件有效截面承载力得到了提高。同时内置型钢的存在可以降低外侧不锈钢管的厚度,降低工程成本。目前,国内外对火灾下不锈钢管混凝土的耐火性能开展了一定数量的研究,而关于劲性不锈钢管混凝土耐火性能的研究还未见报道。基于以上背景,本文对劲性不锈钢管混凝土的耐火极限进行试验及数值模拟研究。主要工作内容和成果如下:(1)进行6根劲性不锈钢管混凝土柱试件的耐火极限试验,得到了温度-时间曲线、位移-时间曲线及试件的耐火极限。并分析了试件截面尺寸、荷载比及型钢尺寸等因素对试件耐火极限的影响。(2)建立劲性不锈钢管混凝土柱有限元模型,进行了温度场和力场的计算,通过相关试验验证有限元模型的有效性与适用性。(3)进行了劲性不锈钢管混凝土柱耐火性能的参...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 相关文献研究综述
        1.2.1 常温下和高温下不锈钢的力学性能
        1.2.2 普通钢管混凝土耐火性能的研究
        1.2.3 常温下和火灾下不锈钢管混凝土力学性能研究
        1.2.4 型钢混凝土耐火性能研究
        1.2.5 劲性钢管混凝土的相关研究现状
        1.2.6 文献综述小结
    1.3 课题来源
    1.4 主要研究和技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
        1.4.3 主要研究成果
第2章 劲性不锈钢管混凝土柱耐火性能试验研究
    2.1 引言
    2.2 试验概况
        2.2.1 试件设计与制作
        2.2.2 材料性能
        2.2.3 试验装置
        2.2.4 测试内容和仪器
        2.2.5 试验内容及步骤
    2.3 试验结果与分析
        2.3.1 试验现象
        2.3.2 破坏形态
        2.3.3 试件截面温度-时间关系曲线(T-t曲线)
        2.3.4 试件轴向变形-时间曲线(△-t曲线)
        2.3.5 结果分析
    2.4 小结
第3章 劲性不锈钢管混凝土柱耐火性能的有限元模型
    3.1 引言
    3.2 热力耦合的原理分析
    3.3 传热分析模型
        3.3.1 材料的热工性能
        3.3.2 界面传递热阻
    3.4 力学分析模型
        3.4.1 材料的热力学性能
        3.4.2 界面接触模型
        3.4.3 网格划分和边界条件
    3.5 有限元模型的验证
        3.5.1 不锈钢管混凝土耐火性能试验
        3.5.2 型钢混凝土耐火性能试验
        3.5.3 本文耐火性能试验
    3.6 小结
第4章 劲性不锈钢管混凝土柱耐火性能的工作机理分析
    4.1 引言
    4.2 工作机理分析
        4.2.1 截面温度
        4.2.2 破坏形态
    4.3 耐火极限参数分析
        4.3.1 外截面尺寸的影响
        4.3.2 荷载比的影响
        4.3.3 型钢的影响
        4.3.4 混凝土强度等级的影响
        4.3.5 钢材种类的影响
        4.3.6 截面含钢率的影响
    4.4 劲性不锈钢管混凝土柱耐火性能设计建议
    4.5 小结
第5章 结论及展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3755979