圆钢管约束高强钢筋混凝土柱偏压力学性能试验研究

发布时间：2017-07-21 03:11

  本文关键词：圆钢管约束高强钢筋混凝土柱偏压力学性能试验研究

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【摘要】：钢管约束钢筋混凝土柱是在钢管内填充混凝土并设置钢筋笼,但钢管不直接承担竖向荷载,主要对核心混凝土起约束作用的一种构件。目前,国内外对钢管约束钢筋混凝土柱的试验研究主要集中于轴压和小偏心受压构件,且以往的研究中未采用C80以上的超高强混凝土及HRB500级以上的高强钢筋,而高强材料的应用对于减小柱身自重和截面尺寸效果明显。本文对采用C80混凝土及HRB500钢筋的圆钢管约束钢筋混凝土柱进行了偏压试验研究和有限元分析,研究的参数为偏心距(含大偏心和小偏心构件)、长径比和钢管径厚比。研究工作主要内容包括:(1)进行了12个长径比为3:1的偏压短柱试验研究,试验参数为偏心距(25mm、50mm、75mm、87.5mm、100mm)和钢管径厚比(D/t=100、133、166)。通过试验得到了试件的荷载-跨中挠度曲线、荷载-钢管应变曲线、破坏形态,分析了试件的破坏模式、变形性能、钢管应力应变发展规律和极限承载能力;考察了偏心距和钢管径厚比对短柱偏压力学性能的影响规律。(2)进行了3个长径比为6:1的偏压中长柱试验研究,试验参数为偏心距(50mm、62.5mm、87.5mm)和钢管径厚比(D/t=133)。通过试验得到了试件的荷载-跨中挠度曲线、荷载-钢管应变曲线、破坏形态,分析了试件的破坏模式、变形性能、钢管应力应变发展规律和极限承载能力;考察了偏心距和钢管长径比对中长柱偏压力学性能的影响规律。(3)基于有限元软件ABAQUS建立了偏压构件的有限元模型,有限元计算结果与试验结果吻合较好。在此基础上进行参数分析,研究了钢管径厚比、混凝土强度、钢筋屈服强度对截面轴力-弯矩相关曲线的影响,分析了偏心距、长径比、钢管径厚比、混凝土强度、钢筋屈服强度对偏压中长柱和长柱弯矩增大系数δ的影响。本文创新点:对采用C80超高强混凝土及HRB500高强钢筋的圆钢管约束钢筋混凝土偏压柱进行试验研究。对大偏压圆钢管约束高强钢筋混凝土柱进行试验研究和分析。
【关键词】：圆钢管约束钢筋混凝土 超高强混凝土 高强钢筋 偏心距 弯矩增大系数 有限元模型
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU375.3
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 钢管混凝土9-11
• 1.2.2 钢管约束混凝土11-14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 2 圆钢管约束高强钢筋混凝土短柱偏压试验研究16-52
• 2.1 引言16
• 2.2 试验方案16-26
• 2.2.1 试件设计16-17
• 2.2.2 试件制作17-20
• 2.2.3 材料性能20-22
• 2.2.4 试验装置与测量方案22-26
• 2.2.5 加载制度26
• 2.3 试验结果分析26-50
• 2.3.1 破坏形态26-31
• 2.3.2 荷载变形曲线31-36
• 2.3.3 荷载应变曲线36-45
• 2.3.4 荷载应力曲线45-50
• 2.4 小结50-52
• 3 圆钢管约束高强钢筋混凝土中长柱偏压试验研究52-66
• 3.1 引言52
• 3.2 试验方案52-54
• 3.2.1 试件设计52-53
• 3.2.2 试件制作53-54
• 3.2.3 试验装置与测量方案54
• 3.3 试验结果分析54-64
• 3.3.1 破坏形态54-57
• 3.3.2 荷载变形曲线57-60
• 3.3.3 荷载应变曲线60-63
• 3.3.4 荷载应力曲线63-64
• 3.4 小结64-66
• 4 圆钢管约束高强钢筋混凝土柱偏压性能有限元分析66-86
• 4.1 引言66
• 4.2 有限元模型的建立66-68
• 4.2.1 材料本构66-67
• 4.2.2 单元类型和网格划分67
• 4.2.3 单元界面的接触定义67-68
• 4.2.4 边界条件68
• 4.3 有限元模型的验证68-84
• 4.3.1 荷载变形曲线验证68-71
• 4.3.2 构件受力全过程分析71-78
• 4.3.3 圆钢管约束钢筋混凝土短柱模型参数分析78-82
• 4.3.4 圆钢管约束钢筋混凝土中长柱模型参数分析82-84
• 4.4 小结84-86
• 5 主要结论86-88
• 致谢88-90
• 参考文献90-93

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本文编号：571170