低周反复荷载作用下材料刚度对钢管混凝土柱性能影响研究

发布时间：2020-06-18 15:51

【摘要】：本文依托国家自然科学基金项目“内河大尺度钢和钢筋混凝土组合高桩码头结构界面损伤和能量耗散机理研究”,通过现场试验与有限元模拟相结合的方式,研究影响钢管混凝土柱横截面组合材料刚度的因素,即钢管厚度,核心混凝土配筋率和混凝土强度对钢管混凝土柱性能的影响。研究内容主要包括:P-△滞回曲线,骨架曲线,强度退化,刚度退化,耗能性能,变形和延性等方面。主要得出了以下结论:(1)除了在损伤基础进行试验的试件外,钢管混凝土柱试件现场试验与有限元模型计算得出的P-△滞回曲线均比较饱满,说明钢管混凝土柱具有较好的延性性能和良好的耗能能力,能较好的吸收地震和水平反复荷载所传来的能量。(2)对于基础未发生损伤的试件,随着钢管厚度的增大,外包钢管对核心混凝土约束作用就越强,强度退化就越弱,提高了水平承载能力,试件的能量耗散系数与等效粘滞阻尼系数均随之减小,试件的耗能能力随之变弱;钢管厚度的增加对钢管混凝土柱的刚度退化影响比较微弱的;各试验试件延性系数μ均大于3,而且钢管厚度的增加,延性系数也再增大,外部钢管可有效的限制内部混凝土的横向变形,使钢管混凝土结构具有良好的塑性变形能力。(3)对于损伤基础上进行试验的试件,P-△滞回曲线不饱满,呈现出较为明显的反S形,发生了捏缩现象,基础的损伤使试件的耗能与延性性能受到了不利影响。从强度退化曲线可以得出,损伤基础降低了对钢管混凝土柱的抱箍作用,加剧了钢管混凝土柱强度和刚度的退化。(4)随着配筋率的增加,骨架曲线明显变陡,耗能系数和等效粘滞阻尼系数较明显的增加,钢管混凝土柱的塑性变形能力和耗能性能得到有效增强;随着混凝土强度的增加,骨架曲线整体走向趋势略微变陡,但是幅度比较小,耗能系数和等效粘滞阻尼系数略微增加,说明混凝土强度的增加对钢管混凝土柱塑性变形能力和耗能性能影响比较有限。(5)各试验模型基础破坏沿着与水平力垂直的方向从柱底开裂,并向两侧开展;钢管混凝土柱的钢管在柱底位置易发生屈曲变形甚至屈鼓。实际工程中,为保证钢管混凝土柱承载性能和耗能性能的有效发挥,可对基础开裂和钢管屈曲变形位置进行加强。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9
【图文】：

变化曲线,主体结构,试件,钢管混凝土柱

钢管应变数据，骨架曲线。每级增加 1.5KN，循环 2~3 次，至作动器最大推开裂，钢管与基础界面产生较大裂缝和变形时，终：，骨架曲线，刚度和强度变化曲线，变形与延性和模型试验需要浇筑三个钢管混凝土柱试件，分别T-3。为了保证钢管混凝土试件，在试验过程中承受，不发生偏转，试件底部采用混凝土基础进行固管混凝土柱试件结构如图 1.2 所示）。试验过程向荷载和水平荷载的施加与量测，水平方向的位移动器自带的位移传感器进行量测，钢管混凝土柱变采集系统自动采集。

流程图,课题研究,流程图

课题研究流程图

【参考文献】