薄壁圆钢管混凝土构件轴压力学性能试验研究

发布时间：2017-09-03 08:23

  本文关键词：薄壁圆钢管混凝土构件轴压力学性能试验研究

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【摘要】：薄壁圆钢管混凝土有其特有的优势,比如焊接方便快捷、安装迅速、节省钢材、节约成本。但现有钢管混凝土规范为保证局部稳定限定圆钢管混凝土径厚比小于135(235/)y?f,取值仅比空钢管限值100(235/)y?f略大,这种取值方式没有考虑到内填混凝土对圆钢管稳定承载力起大幅提升作用。同时现有文献对圆钢管混凝土径厚比取值的研究较少,仅有的研究还只是涉及于理论方面。而规范中强度承载力公式规定套箍系数变化范围在0.5~2.0之间,这对套箍系数小于0.5的薄壁圆钢管混凝土不适用。稳定和强度两方面的限定条件制约了薄壁圆钢管混凝土的发展,故本文结合圆钢管混凝土结构特点及现有统一理论公式,尝试对制约薄壁圆钢管混凝土稳定和强度的限定做出突破。考虑到实际工程径厚比不会过大,及局部失稳受粘结力等因素的影响,因此本文对稳定的研究着重于未发生局部失稳的安全径厚比上限,但未论证已发生局部失稳构件径厚比的临界值。本文主要研究工作可以概括为以下几个方面:利用经典公式推出空圆钢管在理想状态下的径厚比限值,而实际存在缺陷的空钢管发生局部失稳时的径厚比远低于理想状态下径厚比理论值。本文将从理论和有限元模拟两方面论证在内填混凝土的支撑下,圆钢管混凝土的外钢管对缺陷不敏感,此时外钢管可视为无缺陷钢管,因此得到了在理论径厚比限值内的圆钢管混凝土短柱在轴压荷载作用下不会发生局部屈曲。进行6组18根薄壁圆钢管混凝土试验,通过对比试验极限承载力与叠加承载力及观察钢管混凝土外观等判别钢管混凝土局部失稳情况,得到试验范围内不会发生局部失稳的径厚比保证值。利用有限元从构件承载力和钢管与混凝土脱离情况两方面判断构件是否会发生局部失稳。考虑到实际工程中,由于加工运输及施工条件的限制,径厚比取值不会过大,故本文取径厚比理论值、有限元值和试验值三者的最小值,得到了满足工程实际需求的未发生局部失稳圆钢管混凝土的径厚比限值。对薄壁钢管混凝土进行参数模拟,分析出承载力为套箍系数的一次函数。对薄壁钢管混凝土承载力用数值模拟值进行拟合,得出薄壁圆钢管混凝土计算公式。利用试验中测得的极限承载力,对拟合的薄壁圆钢管混凝土轴压承载力公式的准确性进行验证,得出薄壁圆钢管混凝土轴压承载力计算公式。
【关键词】：薄壁圆钢管混凝土 径厚比 稳定 轴心受压
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.9
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 课题来源9
• 1.2 课题研究背景及意义9-13
• 1.2.1 钢管混凝土研究背景及意义9-12
• 1.2.2 薄壁圆钢管混凝土研究背景及意义12-13
• 1.3 国内外研究现状13-19
• 1.3.1 局部稳定研究现状13-16
• 1.3.2 薄壁钢管混凝土强度研究现状16-19
• 1.4 主要研究内容19-21
• 第2章 钢管混凝土局部稳定理论和试验分析21-40
• 2.1 引言21
• 2.2 钢管混凝土局部稳定理论分析21-29
• 2.2.1 空钢管径厚比理论值推导21-24
• 2.2.2 核心混凝土对土径厚比影响24-29
• 2.3 试验对局部稳定性验证29-39
• 2.3.1 试验概况29-33
• 2.3.2 构件局部失稳的判别准则33-34
• 2.3.3 试验现象及对局部失稳的判别结果34-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第3章 钢管混凝土局部稳定的有限元分析40-53
• 3.1 引言40
• 3.2 材料的定义及模型建立40-42
• 3.2.1 钢材及混凝土的应力应变关系模型40-42
• 3.2.2 钢管混凝土有限元计算模型42
• 3.3 初始缺陷加入及缺陷影响力分析42-47
• 3.3.1 初始缺陷加入方法类型42-45
• 3.3.2 不同缺陷影响力分析45-47
• 3.4 局部屈曲有限元分析47-52
• 3.4.1 有限元方法的准确性验证47-48
• 3.4.2 通过承载力对局部屈曲判断48-50
• 3.4.3 通过脱离情况对局部屈曲判断50-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第4章 薄壁圆钢管混凝土轴压承载力研究53-64
• 4.1 引言53-54
• 4.2 轴压承载力计算公式拟合54-56
• 4.2.1 对钢管混凝土进行数值模拟54-56
• 4.2.2 薄壁钢管混凝土计算公式的拟合56
• 4.3 试验对薄壁强度公式的验证56-63
• 4.3.1 试验数值及与有限元值比较56-62
• 4.3.2 试验数值与计算值比较62-63
• 4.4 本章小结63-64
• 结论64-66
• 参考文献66-70
• 附录70-72
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果72-74
• 致谢74

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9 钟善桐;张素梅;;圆钢管混凝土轴压基本性能研究的新成果[A];中国钢协钢-混凝土组合结构协会第三次年会论文集[C];1991年

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本文编号：783907