【摘要】：鋼管混凝土柱具有承載力高、剛度大、延性好、施工方便等優(yōu)點,在實際工程中得到了廣泛的應用。然而,鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼管也存在著與其他金屬結(jié)構(gòu)一樣的材料缺陷,影響結(jié)構(gòu)的完整性和使用壽命。這種材料缺陷主要是由于腐蝕、焊接或其他化學侵蝕引起的缺陷或厚度變化。盡管目前鋼管混凝土應用廣泛,但關(guān)于這種缺陷對鋼管混凝土構(gòu)件力學性能影響的研究相對較少,現(xiàn)行設計規(guī)范中也沒有專門的方法來考慮缺陷。本文主要研究了鋼管開槽對方鋼管混凝土短柱軸壓性能的影響。在本文中,采用機械加工鋼管缺陷模擬局部腐蝕引起的材料缺陷。采用試驗與有限元分析相結(jié)合的方法,對開槽方鋼管混凝土短柱在軸壓荷載作用下的破壞機理進行了研究,探討了影響開槽方鋼管混凝土軸壓短柱力學性能的參數(shù)。主要內(nèi)容如下:1)對19根開槽方鋼管混凝土短柱在軸壓荷載作用下的受力性能進行了試驗研究。試驗中主要參數(shù)是鋼管開槽的長度、寬度、深度和方向。分析了這些參數(shù)對構(gòu)件破壞模式、荷載-變形關(guān)系和承載力的影響。試驗結(jié)果表明,開槽方鋼管混凝土軸壓短柱與未開槽方鋼管混凝土軸壓短柱的破壞模式有較大差異。不同開槽方向的試件典型破壞模式分別為槽口鋼管鼓曲、槽口閉合或鋼管局部屈曲。隨著水平和斜向開槽長度的增加,鋼管的有效截面面積減小,造成構(gòu)件的承載力下降;開槽方向?qū)Τ休d力也有較大影響;而豎向開槽的長度、深度和寬度對開槽方鋼管混凝土柱的承載力幾乎沒有影響。2)采用Abaqus軟件建立了開槽方鋼管混凝土軸壓短柱的有限元模型。將有限元分析結(jié)果與試驗結(jié)果進行對比驗證,結(jié)果表明二者吻合較好,試驗結(jié)果和有限元分析的承載力一致。3)利用有限元模型進行參數(shù)分析,研究了開槽長度、開槽方向、開槽深度、鋼材強度、混凝土抗壓強度和含鋼率等參數(shù)對構(gòu)件承載力的影響。隨著水平和斜向開槽長度的增加,構(gòu)件的承載力下降;豎向開槽的長度對承載力影響較小。當開槽角度由0°變?yōu)?0°,構(gòu)件的承載力提高,延性下降。開槽長度水平分量相同時,開槽方向?qū)χ某休d力幾乎沒有影響。增加水平開槽的深度減小了鋼管的有效面積,從而降低了開槽方鋼管混凝土軸壓短柱的承載力。鋼管強度越高,開槽方鋼管混凝土軸壓短柱的承載力越高。混凝土強度越高,構(gòu)件的承載力和剛度越高,但構(gòu)件會出現(xiàn)脆性破壞。增加含鋼率可以提高開槽方鋼管混凝土軸壓短柱的承載力、延性和剛度。4)最后,基于鋼管有效截面面積的變化,提出了計算開槽方鋼管混凝土軸壓短柱承載力的理論方法,該方法的計算結(jié)果與試驗結(jié)果和有限元分析結(jié)果一致。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU398.9

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本文編號：2720681