学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

圆钢管混凝土短柱轴压、粘结滑移试验和分析

作　者: 李英铭
导　师: 刘杰民
学　校: 沈阳建筑大学
专　业: 工程力学
关键词: 钢管混凝土协同工作组合力学性能粘结滑移本构关系非线性有限元分析荷载—位移曲线含钢率承载力
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 99次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

钢管混凝土由于具有许多优点,因而在工程中得到越来越多的应用。对钢管混凝土力学性能的研究是目前工程界研究的热点问题之一,但大多数的研究都集中在承载能力的研究和抗震性能的研究方面。目前国内外对于钢管混凝土协同工作和粘结滑移性能研究还很少。本文在总结国内外对钢管混凝土组合力学性能和粘结滑移性能研究以及钢管混凝土轴压试验的基础上,做了如下工作:(1)对超厚壁和薄壁两组钢管混凝土短柱进行推出试验,荷载-滑移曲线表现为两种形式,一是曲线出现明显的峰值点和随后的下降段,二是曲线不出现峰值点和下降段,但有明显的拐点,界面最大粘结力随钢管混凝土柱长细比、径厚比、含钢率的变化而变化。(2)本文推导并且验证了最大粘结应力有效公式,确定了钢管混凝土构件基本粘结滑移机理和本构关系。从理论上分析了钢管应力、钢管与混凝土的粘结应力及相对滑移的相互关系,通过数学分析,推导了钢管应力、钢管与混凝土的粘结应力及相对滑移量的解析表达式。(3)以两种加载方式对钢管混凝土短柱进行轴压试验,测定荷载-位移曲线以及应力应变数据,对其理论特征参数进行对比分析,圆钢管约束混凝土短柱的轴压承载力高于同条件的普通钢管混凝土构件,但两种构件的延性无显著差异。随着钢管中纵向应力的降低,构件的轴压承载力提高。(4)本文最后在合理选取混凝土和钢管本构关系及破坏准则的基础上,采用Ansys有限元分析软件对两组钢管混凝土短柱轴压试验进行模拟,结合应力分析结果建立两组轴压试验极限承载力公式,同时从有限元分析的Von.Mises应力云图可以看出文中建立的有限元模型的受力特点与理论分析相同,模拟结果与试验结果吻合较好。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-16
  1.1 钢管混凝土结构及其特点  9-11
  1.2 圆钢管混凝土结构的特点和发展概况  11-12
    1.2.1 圆钢管混凝土结构的特点  11
    1.2.2 圆钢管混凝土的发展概况  11-12
  1.3 钢管混凝土在国内外的研究以及应用  12-13
    1.3.1 钢管混凝土在国内的研究应用  12
    1.3.2 钢管混凝土在国外的研究应用  12-13
  1.4 本课题的研究意义和研究内容  13-16
    1.4.1 钢管混凝土粘结滑移性能研究的意义  13-14
    1.4.2 钢管混凝土在不同加载方式下力学性能研究的意义  14
    1.4.3 本课题的研究内容  14-16
第二章钢管混凝土粘结滑移试验研究  16-28
  2.1 试验目的  16
  2.2 试件的设计和制作  16-18
    2.2.1 试件的设计和材料性能  16-17
    2.2.2 钢管部分的制作  17
    2.2.3 混凝土部分的制作  17-18
  2.3 试验测试  18-19
    2.3.1 试验主要测试内容  18
    2.3.2 测试方法  18
    2.3.3 试验数据收集及破坏特征记录  18-19
  2.4 试验的加载装置及加载方法  19-20
    2.4.1 加载装置  19-20
    2.4.2 加载方法  20
  2.5 试验过程描述  20-21
    2.5.1 推出试验（1）  20
    2.5.2 推出试验（2）  20-21
    2.5.3 推出试验结论  21
  2.6 钢管混凝土剪切滑移性能试验结果分析  21-24
    2.6.1 粘结破坏荷载的定义  21-22
    2.6.2 钢管混凝土界面粘结破坏的发展阶段  22-23
    2.6.3 荷载一滑移曲线的特征分析  23-24
  2.7 钢管混凝土粘结强度公式的应用分析  24-27
    2.7.1 粘结强度及粘结破坏荷载回归公式  24-25
    2.7.2 钢管表面状况影响系数k 的确定  25-26
    2.7.3 计算结果与试验结果对比分析  26-27
  2.8 本章小结  27-28
第三章钢管混凝土粘结一滑移本构关系研究  28-41
  3.1 引言  28-30
    3.1.1 钢管混凝土推出试验受力分析  28-30
    3.1.2 粘结面上的切应力的分布规律  30
  3.2 变形规律  30-34
  3.3 压头Δw 分析  34-37
  3.4 实验推论及结论  37-39
  3.5 本章小结  39-41
第四章不同加载方式下钢管混凝土的轴压试验  41-55
  4.1 试验目的  41
  4.2 试件的设计与制作  41-43
    4.2.1 试件的设计和材料性能  41-42
    4.2.2 钢管部分的制作  42
    4.2.3 混凝土部分的制作  42-43
  4.3 试验装置及测试  43-44
    4.3.1 试验主要测试内容  43
    4.3.2 测试方法  43
    4.3.3 试验数据收集及破坏特征记录  43-44
  4.4 试验的加载装置及加载方法  44-46
    4.4.1 加载装置  44-45
    4.4.2 加载过程  45
    4.4.3 试验现象  45-46
  4.5 实验数据分析  46-54
    4.5.1 各试件荷载应变曲线分析  46-50
      4.5.1.1 各试件荷载一纵向应变曲线分析  46-48
      4.5.1.2 各试件荷载一环向应变曲线分析  48-50
    4.5.2 应力分析  50-54
      4.5.2.1 应力分析方法  50-53
      4.5.2.2 应力分析结果  53-54
  4.6 本章小结  54-55
第五章钢管混凝土在不同加载方式下有限元分析  55-71
  5.1 引言  55
  5.2 钢材的材料模型  55-58
    5.2.1 钢材的强度准则  55-56
    5.2.2 钢材本构关系  56-57
    5.2.3 钢材单元的性质及应用  57-58
  5.3 混凝土的材料模型  58-64
    5.3.1 混凝土损伤模型的力学性能  58-60
    5.3.2 混凝土的塑性  60-62
    5.3.3 混凝土本构关系  62-63
    5.3.4 混凝土单元的性质及其应用  63-64
  5.4 轴压钢管混凝土短柱有限元分析过程  64-65
    5.4.1 钢管混凝土短柱有限元模型的建立  64
    5.4.2 钢管混凝土的网格划分  64-65
    5.4.3 非线性求解过程  65
  5.5 有限元模拟与试验结果对比  65-68
    5.5.1 荷载-位移曲线对比  65-66
    5.5.2 有限元受力机理与试验结果对比  66-68
  5.6 极限承载力公式推导  68-69
  5.7 极限承载力计算公式验证  69-70
  5.8 本章小结  70-71
第六章结论与展望  71-73
  6.1 本文的主要工作以及结论  71-72
    6.1.1 粘结滑移试验  71
    6.1.2 不同加载方式轴压试验  71-72
  6.2 展望  72-73
参考文献  73-76
作者简介  76
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文  76-77
致谢  77-78

圆钢管混凝土短柱轴压、粘结滑移试验和分析

内容摘要

全文目录

相似论文