初应力对钢管混凝土极限承载力的有限元研究

发布时间：2017-08-01 21:28

  本文关键词：初应力对钢管混凝土极限承载力的有限元研究

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【摘要】：实际工程中,钢管构件在施工时一般是先架设空钢管,然后再浇筑混凝土,为了加快施工进度,通常是架设了几层钢管之后再浇筑混凝土,此时空钢管就会由于上部自重、施工荷载的作用而产生纵向压应力,叫做钢管初应力,简称初应力。由于条件限制不能对作用在钢管上的荷载进行完全的卸除,会在钢管中产生初应力。对于一些承载力不足或者老化的构件,也会在钢管中产生初应力,此时需要对构件进行加固。而初应力使整体结构的承载能力降低,导致整个结构偏于不安全。目前,国内外文献当中,对于有初应力作用的钢管混凝土构件的承载力的计算公式在我国的相关规范中并没有给出明确公式。本文通过使用有限元模拟软件ABAQUS,研究了钢管混凝土构件在有钢管初应力情况下受力的性能,分析了对构件承载力有影响的初应力率、长细比、偏心率等参数,研究表明:钢管初应力使得钢管混凝土构件的变形增大,挠度增大,而承载力降低,其中在影响初应力的影响系数的因素中,初应力率、长细比、偏心率起到重要的作用。长细比越大、初应力率越大,初应力的影响系数越大;在一定的偏心率范围内,长细比越小、偏心率越大,初应力的影响系数反而越小;当长细比较大时,偏心率越大,初应力的影响系数也许越大。考虑到初应力对钢管混凝土的承载力影响,提出了有钢管初应力的构件的承载力折减系数的简化计算公式,并对初应力的影响系数在规范中公式中的应用进行了说明。此外,有限元分析结果是否具有准确性还需要理论和试验的验证,将本文提出的有限元模拟分析结果与已发表的模拟和试验结果进行了对比,对比结果表明:两者基本吻合。由本文研究可知,本文的模拟结果可以为工程技术人员在施工中提供参考依据。
【关键词】：钢管混凝土 初应力 有限元模拟软件 承载力 计算公式
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 钢管混凝土的特点9-10
• 1.2 钢管混凝土的发展概况10
• 1.3 钢管初应力问题的提出10-11
• 1.4 钢管初应力的研究现状11-12
• 1.5 现行规程对钢管初应力问题的规定12-13
• 1.6 现有研究的不足之处13
• 1.7 本文研究的内容13-15
• 2 有限元模型的建立15-21
• 2.1 有限元研究简介15
• 2.2 材料的应力—应变关系模型15-18
• 2.2.1 钢材的应力—应变关系模型15-16
• 2.2.2 混凝土的应力—应变关系模型16-18
• 2.3 有限元分析模型18-21
• 2.3.1 钢管混凝土建模18-19
• 2.3.2 钢管初应力在有限元中的实现19-21
• 3 钢管混凝土受压性能在初应力作用下的影响21-45
• 3.1 初应力对轴压试件的影响21-23
• 3.2 初应力对偏压试件的影响23-25
• 3.3 荷载变形全过程曲线25-33
• 3.4 含钢率对轴压短柱的影响33-35
• 3.5 对钢管、混凝土的研究35-45
• 4 对比验证及公式推导45-58
• 4.1 试验概况45-50
• 4.2 有限元荷载值与规范公式计算值对比50-53
• 4.3 承载力建议计算公式的推导53-58
• 4.3.1 概况53
• 4.3.2 承载力建议计算公式53-58
• 5 结论与展望58-60
• 5.1 结论58
• 5.2 展望58-60
• 参考文献60-63
• 致谢63

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本文编号：606294