学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

钢—混凝土组合桁架节点受力性能试验研究和有限元分析

作　者: 任亚勇
导　师: 周凌宇
学　校: 中南大学
专　业: 土木工程
关键词: 钢-混凝土组合桁架节点模型试验非线性有限元分析
分类号: TU312
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 94次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载

内容摘要

钢-混凝土组合桁架作为一种新型的组合结构形式,具有结构自重更轻、刚度更大、造价更低、承载力高、整体性好的优势。目前该结构已在桥梁、高层、超高层的楼面结构中得到广泛应用。但是我国对组合桁架研究开展较晚,目前尚未有研究和应用实例,因而对组合桁架节点的研究具有工程应用价值。本文进行了三个钢-混凝土组合桁架节点试件静力试验研究。通过节点模型试验,研究节点及各构件在荷载下的变形性能、受力状态及破坏模式；根据试验测试数据,对三个试件各部位的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、混凝土荷载-应变分布、钢腿应变分布、节点板应变分布进行对比分析,了解了组合桁架节点单调荷载下的性能和特点。采用有限元分析软件ABAQUS对组合桁架节点进行非线性分析。选取合理的单元和材料模型建立钢-混凝土组合桁架的非线性有限元分析模型,研究了单元类型、材料本构关系、边界条件、加载方式、非线性问题、求解方法及收敛问题对组合节点受力性能的影响。采用两种建模方案,模拟试件在单调荷载作用下的受力性能并对数值计算结果进行对比,选择最优方案。将试验结果与有限元分析结果对比,验证有限元分析的合理性。结果表明有限元分析值和试验结果在弹性段吻合较好,试件屈服后,有限元分析得出的位移值和应变值均高于实测值,但均在允许值之内,讨论了三个试件的极限承载力并与有限元分析值进行对比。总结了全文的主要结论并提出有待进一步试验研究与理论分析的问题。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-18
  1.1 组合桁架的研究背景  9-13
    1.1.1 组合结构的研究和应用  9-11
    1.1.2 组合结构的发展状况  11-13
  1.2 组合桁架的发展概况  13-16
    1.2.1 组合桁架在国外的研究和发展情况  13-14
    1.2.2 组合桁架在国内的研究和发展概况  14-15
    1.2.3 组合桁架节点研究方法  15-16
  1.3 组合桁架的特点  16-17
  1.4 本文研究的内容  17-18
第二章钢-混凝土组合桁架节点试验研究  18-41
  2.1 试验研究背景  18
  2.2 试验内容和目的  18-19
  2.3 试件设计和材料性能  19-23
    2.3.1 试件设计  19-22
    2.3.2 材料材性试验  22-23
  2.4 试验方案  23-25
    2.4.1 加载方案  23-24
    2.4.2 加载设备  24-25
    2.4.3 加载制度  25
  2.5 测点布置和数据采集  25-30
    2.5.1 位移测点布置  25-27
    2.5.2 应变测点布置  27-30
    2.5.3 数据采集  30
  2.6 试验现象  30-35
    2.6.1 试件一试验现象  30-31
    2.6.2 试件二试验现象  31-33
    2.6.3 试件三试验现象  33-35
  2.7 试验结果及分析  35-39
    2.7.1 弦杆荷载位移分析  35-36
    2.7.2 钢腿荷载位移分析  36-37
    2.7.3 混凝土荷载应变分析  37
    2.7.4 钢腿荷载应变分析  37-39
    2.7.5 节点板荷载应变分析  39
  2.8 本章小结  39-41
第三章钢-混凝土组合桁架节点有限元模型的建立  41-61
  3.1 引言  41-42
  3.2 有限元分析软件ABAQUS简介  42
  3.3 有限元模型建立  42-51
    3.3.1 基本假定  42-43
    3.3.2 单元类型  43-44
    3.3.3 材料本构模型的选取  44-48
    3.3.4 破坏准则  48-49
    3.3.5 钢筋与混凝土各界面接触  49-50
    3.3.6 网格划分  50
    3.3.7 边界条件及荷载  50-51
  3.4 有限元模型求解  51-53
    3.4.1 非线性问题  51-52
    3.4.2 非线性方程组求解方法  52
    3.4.3 收敛问题  52-53
  3.5 有限元模型分析  53-60
    3.5.1 建模方案  53-54
    3.5.2 破坏模式  54-55
    3.5.3 混凝土弦杆应力分布  55-56
    3.5.4 节点板应力分布  56-57
    3.5.5 钢筋应力分布  57-58
    3.5.6 钢腿应力分布  58-59
    3.5.7 荷载位移曲线对比分析  59-60
  3.6 本章小结  60-61
第四章钢-混凝土组合桁架节点有限元分析与试验结果对比  61-73
  4.1 荷载位移曲线对比分析  61-64
    4.1.1 混凝土荷载位移曲线分析  61-62
    4.1.2 钢腿荷载位移曲线分析  62-63
    4.1.3 支座反力位移曲线分析  63-64
  4.2 荷载应变曲线对比分析  64-71
    4.2.1 跨中截面混凝土表面应变分析  64-65
    4.2.2 节点板荷载应变分析  65-68
    4.2.3 受拉钢腿荷载应变分析  68-69
    4.2.4 受压钢腿荷载应变分析  69-70
    4.2.5 纵向钢筋荷载应变分析  70-71
    4.2.6 PBL连接件应变分析  71
  4.3 承载力对比分析  71-72
  4.4 本章小结  72-73
第五章结论和展望  73-75
  5.1 研究结论  73
  5.2 进一步的展望  73-75
参考文献  75-79
致谢  79-80
攻读硕士期间参与科研及论文发表情况  80

钢—混凝土组合桁架节点受力性能试验研究和有限元分析

内容摘要

全文目录

相似论文