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哑铃形截面钢管混凝土短柱紧箍力模拟

作　者: 陆燕青
导　师: 谢肖礼
学　校: 广西大学
专　业: 结构工程
关键词: 哑铃形截面 紧箍力 钢管混凝土 有限元 接触 局部分析
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 75次
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内容摘要


首先简单介绍了钢管混凝土的发展现状和前景、结构形式、钢管混凝土的力学性能以及在工程实际中的应用，其次介绍状态非线性接触理论在模拟钢管混凝土中的应用，最后介绍作者的研究工作。 对于圆形截面钢管混凝土紧箍力的研究已经相当成熟，而钢管混凝土拱桥常用截面是哑铃形截面，对该种形式截面的紧箍力及在轴心受压和小偏心情况下钢管混凝土应力状态大小及主应力分布缺乏了解。为搞清钢管混凝土构件所承受的复杂应力状态，以及钢管与核心混凝土之间存在的环向紧箍力作用，首先采用有限元法对哑铃形截面钢管混凝土短柱紧箍力的大小和分布情况进行研究，并深入分析了不同混凝土标号及含钢率对紧箍力的影响，弄清了腹腔部分混凝土的应力分布等受力特性，对该种柱的设计及进一步研究有较大的参考价值。然后还应用状态非线性接触理论对混凝土和钢管表面的相互接触过程进行了模拟，得出其接触应力分布情况以及在接触状态下哑铃形钢管混凝土的应力分布。最后以某哑铃形钢管混凝土拱桥工程实例进行整体及局部分析，提出了整体分析和局部分析的有限元处理方法，并对拱肋节点进行了模拟，得到在正常使用荷载作用下节点破坏时的失效因子。

全文目录


第一章 绪论  7-15
  第一节 概述  7-9
  第二节 钢管混凝土的发展及应用概况  9-11
    一、 国外钢管混凝土结构的研究  9-10
    二、 国内钢管混凝土结构的研究  10-11
  第三节 钢管混凝土结构的特点  11-13
  第四节 问题的提出  13-15
第二章 钢管混凝土材料  15-22
  第一节 钢材的力学性质  15-17
    一、 概述  15
    二、 钢材的应力-应变关系模型  15-17
  第二节 混凝土的力学性质  17-22
    一、 概述  17
    二、 混凝土的破坏机理  17-18
    三、 混凝土应力-应变的本构关系模型  18-19
    四、 钢管混凝土结构中核心混凝土的受力特点  19-22
第三章 钢管混凝土紧箍力分析原理和方法  22-27
  第一节 有限元法基本理论  22-24
    一、 单元划分和位移模式的确定  22
    二、 单元分析  22-23
    三、 总体分析  23
    四、 求解有限元方程组  23-24
  第二节 钢管混凝土结构紧箍力产生的机理  24
  第三节 基本假设  24-25
  第四节 有限元划分和单元的取选  25
  第五节 μ_c的选取  25-27
第四章 不考虑接触时哑铃形截面钢管混凝土短柱紧箍力模拟  27-34
  第一节 轴心受压钢管混凝土紧箍力大小  27-28
  第二节 偏压钢管混凝土紧箍力大小及分布  28-30
  第三节 轴心受压和小偏心情况下哑铃形截面钢管混凝土应力状态大小及主应力分布  30-32
  第四节 不同含钢率、混凝土标号对圆形截面紧箍力的影响  32-34
第五章 考虑接触时哑铃形截面钢管混凝土短柱紧箍力模拟  34-49
  第一节 接触分析理论  34-40
    一、 概述  34-35
    二、 接触体的物理模型  35-36
    三、 接触问题的有限元理论  36-40
  第二节 接触算法  40-42
    一、 引言  40-41
    二、 罚函数法  41
    三、 拉格朗日乘子法与扩展拉格朗日乘子法  41-42
    四、 摩擦  42
  第三节 轴心受压及偏压钢管混凝土紧箍力大小及分布  42-47
    一、 轴心受压钢管混凝土紧箍力及分布  42-45
    二、 偏压钢管混凝土紧箍力及分布  45-47
  第四节 轴心受压和小偏心情况下哑铃形截面钢管混凝土应力状态大小及主应力分布  47-49
第六章 工程实例  49-61
  第一节 工程概况  49-52
    一、 桥台  49-50
    二、 上部结构  50-51
    三、 吊杆与吊杆横梁  51
    四、 桥面系  51-52
  第二节 基本资料  52-54
    一、 拱轴线坐标  52-53
    二、 截面形式  53-54
    三、 截面几何参数  54
    四、 材料参数  54
  第三节 局部分析方法概述  54-55
  第四节 分析实例及结果  55-61
    一、 整体分析方法  55-56
    二、 局部分析方法  56-58
    三、 分析结果  58-61
第七章 结束语  61-62
参考文献  62-65
研究生期间参与的项目和参与撰写的论文  65-66
致谢  66

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