内灌砂钢管柱力学性能试验研究

发布时间：2017-08-23 23:00

  本文关键词：内灌砂钢管柱力学性能试验研究

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【摘要】：内灌砂钢管柱(Sand-Filled Steel Tube,SFST,以下简称SFST柱)具有整体稳定性好,承载力大,制作安装方便,经济效果好等特点。目前,国内外对内灌砂钢管柱的相关试验的研究和设计理论报道比较少,为了推广该结构形式的广泛运用,有必要对此进行研究。基于桥梁施工中临时支撑实际工程背景,通过“提出问题—简化模型—试验验证—基于有限元模型的分析—得出实用的计算方法”这一技术路线对内灌砂钢管柱的力学性能详细的研究分析,主要工作和取得的研究成果如下:本文对21根内灌砂钢管柱的缩尺模型进行了承载力的实验研究,研究其结构形式的静力力学性能和破坏模式。对试件柱进行了轴心、偏心的加载方式,得到了内灌砂钢管柱的极限承载力、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线。对内灌砂钢管柱的长细比、径厚比、偏心距、砂子粒径、砂子含水率、砂子压实度等参数的分析,得到了影响内灌砂钢管柱极限承载力的因素。对内灌砂钢管柱进行有限元软件分析,用ABAQUS软件模拟了内灌砂钢管柱受力情况,得到了试件的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线以及模拟承载值。将模拟值和试验值进行了对比,结果吻合较好,从而验证了有限元模型的可行性,为深入研究钢管砂柱提供了理论依据参考。在内灌砂钢管柱试验基础上,通过有限元进行建模分析,结合二者推导出了钢管砂柱的极限承载力计算简化公式,并分别对试验柱得到了验证。本文的承载力简化计算公式可为此类临时支撑结构的工程设计与相关规范编制提供参考。
【关键词】：内灌砂钢管柱 试验研究 有限元模型 极限承载力 临时支撑
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.9
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 课题背景11-15
• 1.1.1 钢筋混凝土的发展和研究11-12
• 1.1.2 钢管混凝土的发展和研究12-14
• 1.1.3 钢管砂柱的发展和研究14-15
• 1.2 相关课题研究现状15-18
• 1.2.1 钢管混凝土构件的静力性能研究现状16-18
• 1.2.2 灌注砂钢管柱受力性能相关研究现状18
• 1.3 本文研究工作18-20
• 1.3.1 研究对象和研究意义18-20
• 1.3.2 研究目标和技术路线20
• 1.3.3 预期成果20
• 1.4 本章小结20-21
• 第二章 试验概况21-36
• 2.1 试验内容及目的21
• 2.1.1 试验内容21
• 2.1.2 试验目的21
• 2.2 试验设计和制作21-26
• 2.2.1 试验柱的设计21-25
• 2.2.2 试验柱的制作25-26
• 2.3 材性试验26-29
• 2.3.1 钢管的材性试验27-28
• 2.3.2 混凝土的材性试验28-29
• 2.4 构件柱试验方案29-30
• 2.4.1 试验加载方案29
• 2.4.2 试验加载装置29-30
• 2.4.3 测点布置30
• 2.5 试验过程现象及破坏特征30-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第三章 试验结果分析36-61
• 3.1 试验结果36
• 3.1.1 承载力结果汇总36
• 3.2 荷载-位移关系曲线36-42
• 3.3 荷载-应变关系曲线42-48
• 3.4 承载力对比分析48-56
• 3.4.1 钢管填充物的影响48-49
• 3.4.2 长细比影响49-50
• 3.4.3 压实度影响50-52
• 3.4.4 径厚比影响52-53
• 3.4.5 偏心距影响53-54
• 3.4.6 砂子粒径影响54-55
• 3.4.7 砂子含水率影响55-56
• 3.5 强度系数分析56-58
• 3.6 平均应变分析58-60
• 3.7 本章小结60-61
• 第四章 灌砂钢管柱的有限元分析61-83
• 4.1 有限元相关理论61-62
• 4.1.1 有限元分析方法概述61
• 4.1.2 有限元法步骤61-62
• 4.1.3 有限元分析软件62
• 4.2 材料本构关系62-67
• 4.2.1 钢材的本构关系62-64
• 4.2.2 混凝土的本构关系64-66
• 4.2.3 砂子的本构模型66-67
• 4.3 有限元模型的建立67-72
• 4.4 有限元结果分析72-73
• 4.5 有限元结果和试验验证分析73-79
• 4.5.1 荷载-位移对比分析73-75
• 4.5.2 荷载-应变对比分析75-79
• 4.6 实用计算方法79-81
• 4.6.1 圆形钢管混凝土计算公式79-80
• 4.6.2 内灌砂钢管混凝土计算公式80-81
• 4.7 本章小结81-83
• 第五章 结论与展望83-85
• 5.1 结论83
• 5.2 展望83-85
• 参考文献85-88
• 致谢88-89
• 作者简历89
• 发表的学术论文89
• 参与科研项目89

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