基于有限条法的钢管混凝土局部屈曲性能若干关键问题研究

发布时间：2017-08-26 13:52

  本文关键词：基于有限条法的钢管混凝土局部屈曲性能若干关键问题研究

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【摘要】：本文对不带拉杆和带约束拉杆方钢管混凝土柱钢管壁板件的轴压和偏压局部屈曲进行了理论推导和性能分析,主要研究内容及研究成果如下：(1)基于现有试验和理论研究合理地假定方钢管混凝土柱钢板的边界条件为四边固定约束。利用有限条法,推导出方钢管混凝土轴压和偏压柱的临界局部屈曲应力计算公式,对方钢管混凝土偏压柱的临界屈曲系数进行了非线性拟合,给出了其简化计算公式。其计算值与现有理论的计算结果对比,吻合良好。给出了不同应力梯度下钢板宽厚比的建议限值,以保证钢管混凝土钢管壁在发生局部屈曲之前屈服。(2)针对带约束拉杆方形钢管混凝土轴压和偏压柱钢板的局部屈曲特性,通过界定约束拉杆的影响区域,建立了带约束拉杆方形钢管混凝土轴压和偏压柱的局部屈曲模型。基于此模型,利用有限条法计算了带约束拉杆方钢管混凝土轴压和偏压柱钢板的临界屈曲应力。提出了约束拉杆影响区域的局部屈曲简化计算公式,该公式误差小于1%。(3)带约束拉杆方钢管混凝土临界局部屈曲应力计算值与现有试验结果进行对比,吻合良好,基于有限条法的带约束拉杆方钢管混凝土轴压和偏压柱钢板的局部屈曲模型是适用于带约束拉杆方钢管混凝土的局部屈曲分析。(4)应用所提出的模型,研究了不同应力梯度下约束拉杆的水平间距、纵向间距及拉杆直径对带约束拉杆方形钢管混凝土柱钢板整体临界局部屈曲平均应力的影响。结果表明,约束拉杆纵向间距对整体临界局部屈曲平均应力的影响最为显著,水平间距次之,而拉杆直径的影响最小。最后,建议了不同应力梯度、约束拉杆间距和约束拉杆直径下的方钢管混凝土轴压和偏压柱钢板宽厚比的限值,以便于工程设计应用。
【关键词】：钢管混凝土 局部屈曲 有限条法 约束拉杆 应力梯度
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.9
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-31
• 1.1 钢管混凝土发展与应用概况13-14
• 1.2 钢管混凝土的研究现状14-25
• 1.2.1 圆钢管混凝土的研究现状15-16
• 1.2.2 方形和矩形钢管混凝土的研究现状16-17
• 1.2.3 其他截面钢管混凝土的研究现状17-18
• 1.2.4 钢管混凝土截面加强措施及研究现状18-25
• 1.3 钢管混凝土局部屈曲性能的研究现状25-30
• 1.3.1 圆形钢管混凝土的局部屈曲性能研究现状26-27
• 1.3.2 方形和矩形钢管混凝土的局部屈曲性能研究现状27-29
• 1.3.3 目前钢管混凝土局部屈曲性能研究存在的问题29-30
• 1.4 课题研究目的和内容30-31
• 第二章 基于有限条法的钢管混凝土局部屈曲分析方法及原理31-45
• 2.1 概述31
• 2.2 有限条法简介31-37
• 2.2.1 有限条法的优点32
• 2.2.2 有限条法的解题步骤32-33
• 2.2.3 通用位移函数的选取33-35
• 2.2.4 有限条的特征方程35-37
• 2.3 基于有限条法的钢管混凝土局部屈曲分析方法及原理37-43
• 2.3.1 矩形平面应力条37-40
• 2.3.2 矩形弯曲板条40-42
• 2.3.3 钢板条的特征方程42-43
• 2.4 本章小结43-45
• 第三章 基于有限条法的方钢管混凝土柱局部屈曲分析45-58
• 3.1 概述45
• 3.2 方钢管混凝土轴压柱的局部屈曲45-49
• 3.2.1 屈曲模态和位移函数的选择45-46
• 3.2.2 刚度矩阵和稳定矩阵46-48
• 3.2.3 方钢管混凝土轴压柱钢板的屈曲强度48-49
• 3.2.4 与现有理论计算结果的比较49
• 3.3 方形钢管混凝土偏压柱的局部屈曲49-56
• 3.3.1 应力梯度的定义49-50
• 3.3.2 屈曲模态和位移函数的选择50-51
• 3.3.3 刚度矩阵和稳定矩阵51-53
• 3.3.4 方钢管混凝土偏压柱钢板的局部屈曲强度53-55
• 3.3.5 与现有理论计算结果的比较55-56
• 3.4 轴压、偏压下方钢管混凝土柱钢板宽厚比建议限值56-57
• 3.5 本章小结57-58
• 第四章 基于有限条法的带约束拉杆方钢管混凝土柱局部屈曲分析58-76
• 4.1 概述58
• 4.2 带约束拉杆方钢管混凝土轴压柱的局部屈曲分析58-67
• 4.2.1 模型建立58-60
• 4.2.2 约束拉杆影响范围内的钢板局部屈曲分析60-64
• 4.2.3 约束拉杆非影响范围内的钢板局部屈曲分析64
• 4.2.4 带约束拉杆方钢管混凝土柱钢板整体临界局部屈曲应力64-67
• 4.3 带约束拉杆方钢管混凝土偏压柱的局部屈曲分析67-71
• 4.4 轴压、偏压下带约束拉杆方钢管混凝土柱钢板宽厚比建议限值71-75
• 4.5 本章小结75-76
• 结论76
• 展望76-78
• 参考文献78-86
• 攻读硕士学位期间发表的论文86-88
• 致谢88

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本文编号：741796