负载下外包钢筋混凝土加固轴压钢柱力学性能试验研究
发布时间:2017-09-24 20:19
本文关键词:负载下外包钢筋混凝土加固轴压钢柱力学性能试验研究
更多相关文章: 轴压钢柱 负载下 外包钢筋混凝土加固 极限承载力
【摘要】:钢结构建筑由于损伤、各种灾害和其受所处环境、使用条件等因素的影响,已出现结构损伤以致无法继续稳定发挥结构应有功能的现象。负载下外包钢筋混凝土加固钢构件的加固方法在各类建筑结构的加固工程中已得到广泛应用,然而关于该加固方法的试验研究极为欠缺,相应的加固规范中初始应力的取值及计算方法存在差异,应用于实际工程中存在一定安全隐患。为此,本文采用试验研究、理论分析及计算机模拟相结合的方法,研究钢柱负载状态下加固后的受力性能及破坏特征,并针对存在问题的在役钢结构加固方面的现有设计方法提出建议。首先,进行了7根负载下外包钢筋混凝土加固的工字形钢柱和1根未加固钢柱的轴压静力试验。研究其工作机理、破坏形态,分析组合柱的承载力、挠度及型钢、纵筋和混凝土表面的应变分布规律等;然后分别对不同初始负载大小、不同混凝土强度等级,不同箍筋直径的外包钢筋混凝土加固的钢构件进行对比分析。试验结果表明,加固后组合柱承载力随着箍筋直径的增加及混凝土强度的提高而提高,随着初始负载的增大而降低;初始负载较小时,利用外包混凝土发加固后钢柱承载力和刚度提高明显,初始负载达到0.5以后加固柱的承载力随初始负载的增大而降低明显,为进一步研究负载下轴心受压钢柱外包混凝土加固承载性能提供依据。在此基础上,通过理论研究,对型钢混凝土构件设计规范和已有钢结构加固规程进行了分析,然后,以混凝土结构加固的计算方法数为参考,推导出负载下外包钢筋混凝土加固轴压钢构件的承载力理论计算公式,并将计算结果与试验结果进行对比分析,验证了本文推导的公式的正确性,该公式计算简便、可靠度高,可为实际工程中此加固技术的应用计算提供参考。最后,利用ABAQUS软件引入生死单元技术,建立试验构件有限元模型,模拟试验构件的受力破坏全过程,并通过与试验验证的方法,验证了有限元模拟的正确性,然后分析不同负载、混凝土强度等级、箍筋直径对加固柱轴压性能的影响。结果表明:初始负载应力水平指标不大于0.55时,外包钢筋混凝土法加固效果明显,可以广泛应用于钢构件的实际加固工程中。本文提出负载作用下将型钢混凝土组合结构关键技术问题用在钢结构加固中,揭示不同材料不同应力状态的应力分布规律,研究成果对负载下钢结构加固方法来说是一种新的突破,但负载下轴心受压钢柱加固后应力重分布规律及负载条件对加固钢柱承载力的影响规律仍是一个急需解决的科学问题。
【关键词】:轴压钢柱 负载下 外包钢筋混凝土加固 极限承载力
【学位授予单位】:沈阳大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TU391
【目录】:
- 摘要5-7
- Abstract7-12
- 第1章 绪论12-30
- 1.1 研究背景12-14
- 1.2 国内外钢结构加固研究现状14-20
- 1.2.1 粘贴纤维材料加固技术15-16
- 1.2.2 粘钢加固技术16-17
- 1.2.3 焊接加固技术17-18
- 1.2.4 预应力加固技术18-19
- 1.2.5 钢-混凝土组合加固技术19-20
- 1.3 国内外负载下外包钢筋混凝土加固钢结构的设计方法20-24
- 1.3.1 初始负载大小的影响20-23
- 1.3.2 钢结构与混凝土的协同工作23-24
- 1.4 国内外负载下外包钢筋混凝土加固钢结构的研究24-28
- 1.4.1 负载下外包钢筋混凝土加固技术的试验研究24-26
- 1.4.2 负载下外包钢筋混凝土加固技术的数值分析与理论研究26-28
- 1.5 本文的主要研究内容28-30
- 第2章 负载下外包钢筋混凝土加固轴压钢柱试验研究30-62
- 2.1 试验概况30-37
- 2.1.1 构件设计与制作30-33
- 2.1.2 量测内容与方法33-35
- 2.1.3 钢材材料性能35-36
- 2.1.4 混凝土配合比设计及材性试验36-37
- 2.2 试验设备及加载步骤37-39
- 2.2.1 加载设备37-38
- 2.2.2 加载步骤38-39
- 2.3 试验结果39-43
- 2.3.1 受力特征和破坏现象39-42
- 2.3.2 构件承载力分析42-43
- 2.4 构件轴向荷载-变形相关曲线43-48
- 2.4.1 轴向荷载-轴向位移曲线43-46
- 2.4.2 荷载-端部横向位移曲线46-48
- 2.5 构件轴向荷载-应变曲线48-50
- 2.6 不同试验参数的对比分析50-57
- 2.6.1 初始负载大小的影响50-52
- 2.6.2 混凝土强度的影响52-54
- 2.6.3 配箍率的影响54-55
- 2.6.4 平截面假定55-57
- 2.7 不同试验材料应变的对比分析57-60
- 2.7.1 型钢应变57-58
- 2.7.2 混凝土应变58-59
- 2.7.3 纵筋应变59-60
- 2.8 小节60-62
- 第3章 负载下外包钢筋混凝土法加固轴压柱理论研究62-80
- 3.1 各国规范建议的计算钢-混组合结构承载力的公式62-65
- 3.1.1 钢筋混凝土柱承载能力计算模式62-63
- 3.1.2 钢结构柱容许应力法63-64
- 3.1.3 强度叠加理论64-65
- 3.2 负载下外包钢筋混凝土加固结构的计算方法65-68
- 3.3 我国规范基于轴心负载作用下钢结构加固柱的计算方法68-73
- 3.3.1 初始应力水平指标的提出68-70
- 3.3.2 设计方法原则70-71
- 3.3.3 设计计算公式71-73
- 3.4 负载外包混凝土加固轴压钢柱理论公式的推导73-78
- 3.4.1 破坏时应变74
- 3.4.2 基本假定74-75
- 3.4.3 负载加固后组合柱承载力的计算公式75-78
- 3.5 理论分析结果验证78-79
- 3.6 小结79-80
- 第4章 负载下外包钢筋混凝土加固轴压钢柱有限元数值模拟分析80-90
- 4.1 本构关系模型的建立80-82
- 4.2 加固柱混凝土裂缝发展过程分析82-83
- 4.3 构件试验、有限元结果对比分析83-86
- 4.4 试验、有限元与理论计算的承载力对比分析86-87
- 4.5 数值模拟模型参数分析87-89
- 4.5.1 初始负载87
- 4.5.2 混凝土强度等级87-88
- 4.5.3 箍筋直径88-89
- 4.6 小节89-90
- 第5章 结论与展望90-92
- 参考文献92-96
- 在学期间研究成果96-98
- 致谢98-99
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 张玉美;对蜗壳外包钢筋混凝土受力问题的探讨[J];水利水电技术;1993年01期
2 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 胡钧涛;何明胜;;玻璃钢外包钢筋混凝土压力管联合受力研究[A];第五届全国结构工程学术会议论文集(第一卷)[C];1996年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 白云皓;负载下轴心受压钢柱外包钢筋混凝土加固力学性能研究[D];沈阳大学;2016年
2 聂晓梅;负载下外包钢筋混凝土加固轴压钢柱力学性能试验研究[D];沈阳大学;2016年
3 程昌熟;外包钢筋混凝土加固柱正截面承载力理论分析[D];湖南大学;2003年
,本文编号:913264
本文链接:https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/913264.html