本文選題：鋼管混凝土翼緣　切入點(diǎn)：集中荷載　出處：《華中科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：鋼管混凝土結(jié)構(gòu)因其結(jié)合了鋼材和混凝土的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于梁柱設(shè)計(jì)中，填充混凝土可以改善外鋼管的局部穩(wěn)定性、提高構(gòu)件的整體穩(wěn)定性和強(qiáng)度，而鋼材給內(nèi)填混凝土提供有效的約束作用，使混凝土處于復(fù)雜應(yīng)力（三向應(yīng)力）狀態(tài)。如果傳統(tǒng)I型梁的平板受壓翼緣用鋼管混凝土替換，則形成一種新型截面組合梁——鋼管混凝土翼緣梁，與平板翼緣鋼混形式的組合梁相比，該類梁具有更高的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性。目前對(duì)于該類型梁的相關(guān)試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究較少，本文利用已有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，，對(duì)五邊形鋼管混凝土翼緣梁（CFPFB）在集中力作用下的整體穩(wěn)定性能進(jìn)行深入研究。主要內(nèi)容如下： 首先，利用有限元軟件ANSYS建模，鋼管采用SHELL181單元模擬，混凝土采用SOLID65單元模擬，并利用已有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行破壞模式、極限承載力、荷載-位移曲線等方面的驗(yàn)證，結(jié)果表明，有限元能較好的模擬CFPFB的受力性能。 隨后，對(duì)空翼緣梁以及CFPFB進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明內(nèi)填混凝土可以增強(qiáng)翼緣的穩(wěn)定性，增加翼緣的抗扭剛度和抗彎剛度。并研究CFPFB的五個(gè)重要幾何參數(shù)（上翼緣含鋼率(s)、腹板高厚比(f)、底部翼緣寬厚比(d)、跨高比(k)、五邊形夾角(θ)）對(duì)整體穩(wěn)定性能的影響，對(duì)提高構(gòu)件的承載力提出合理的建議�；谀芰糠ǖ贸龅膹椥耘R界彎矩公式與出現(xiàn)整體失穩(wěn)破壞的CFPFB彈性屈曲結(jié)果符合較好。通過分析中長(zhǎng)跨和長(zhǎng)跨CFPFB的荷載-應(yīng)變曲線，用失穩(wěn)極限、失穩(wěn)發(fā)生以及初始屈服三種極限狀態(tài)來定義不同跨度的CFPFB的側(cè)向彎扭屈曲強(qiáng)度。 最后，對(duì)整體穩(wěn)定性能影響較大的四個(gè)參數(shù)s、f、d、k進(jìn)行正交組合，建立192個(gè)模型，基于單參數(shù)分析的結(jié)果利用非線性擬合軟件Datafit軟件進(jìn)行多元回歸分析，得到集中荷載作用下的CFPFB整體穩(wěn)定參數(shù)方程，有限元計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證分析表明該參數(shù)方程有相對(duì)較高的精度和可靠度。
[Abstract]:Concrete-filled steel tube (CFST) structure is widely used in Liang Zhu design because of its advantages of combining steel and concrete. Filling concrete can improve the local stability of outer steel tube and enhance the overall stability and strength of members.Steel can effectively restrain the concrete and make the concrete in the state of complex stress (triaxial stress).If the flange of the traditional I-beam is replaced by concrete filled steel tube, a new type of composite beam-CFST flange beam is formed, which has higher strength than the composite beam with steel-concrete flange of flat flange.Stiffness and stability.At present, there are few experimental and numerical simulation studies on this type of beam. In this paper, the overall stability of CFPFB with pentagonal CFPFB under concentrated force is studied by using the existing experimental data.The main contents are as follows:Firstly, the finite element software ANSYS is used to model the model, the steel tube is simulated by SHELL181 element, and the concrete is simulated by SOLID65 element. The failure mode, ultimate bearing capacity and load-displacement curve of the model are verified by the existing test data.The results show that the finite element method can simulate the mechanical behavior of CFPFB.The results show that the stability of the flange can be enhanced and the torsional and flexural stiffness of the flange can be increased by the contrast analysis of the empty flange beam and CFPFB.The influence of five important geometric parameters of CFPFB (the steel content of upper flange, the ratio of web height to thickness), the ratio of width to thickness of bottom flange, the ratio of span to height, the angle of pentagonal angle (胃) to the overall stability performance are studied, and some reasonable suggestions for improving the bearing capacity of members are put forward.The formula of critical moment of elasticity based on energy method is in good agreement with the results of CFPFB elastic buckling with global instability.By analyzing the load-strain curves of CFPFB with medium long span and long span, the lateral bending and torsional buckling strength of CFPFB with different span is defined by three limit states: instability limit, instability occurrence and initial yield.Finally, the four parameters sffdnk, which have a great influence on the overall stability, are orthogonal combined, and 192 models are established. Based on the results of single parameter analysis, the multivariate regression analysis is carried out by using the nonlinear fitting software Datafit software.The global stability parameter equation of CFPFB under concentrated load is obtained. The results of finite element analysis and experimental results show that the parameter equation has relatively high accuracy and reliability.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU398.9

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本文編號(hào)：1720454