預應(yīng)力支撐式圓中空夾層鋼管混凝土柱是一種在圓中空夾層鋼管混凝土柱體外設(shè)置水平撐桿并通過鋼索施加預應(yīng)力形成的新型預應(yīng)力組合構(gòu)件。相比普通圓中空夾層鋼管混凝土柱,索撐體系的使用為柱身提供了側(cè)向彈性支撐,減小了柱的有效計算長度,從而使構(gòu)件的穩(wěn)定承載力獲得顯著提高。而與預應(yīng)力撐桿柱相比,組合柱中混凝土可限制鋼管的局部屈曲,抗火性能也更好;最為重要的是,組合柱的承載力高于兩種材料承載力的簡單相加,同等承載力水平下可有效減少鋼材用量,從而降低結(jié)構(gòu)整體造價,經(jīng)濟性更好。鑒于預應(yīng)力撐桿柱的研究由來已久,工程應(yīng)用也越來越多,因此,預應(yīng)力支撐式圓中空夾層鋼管混凝土柱作為一種對其進行改進、補足、提高的新型預應(yīng)力組合構(gòu)件,具有重要的研究價值和應(yīng)用前景。故本文針對預應(yīng)力支撐式圓中空夾層鋼管混凝土柱的軸壓力學性能進行研究,具體內(nèi)容及成果如下:(1)基于有限元軟件ABAQUS建立了預應(yīng)力支撐式圓中空夾層鋼管混凝土柱的有限元模型,利用國內(nèi)外學者已完成圓中空夾層鋼管混凝土柱和預應(yīng)力撐桿柱的軸壓試驗數(shù)據(jù)驗證了所建立模型的可靠性,為預應(yīng)力支撐式圓中空夾層鋼管混凝土柱軸壓力學性能的有限元分析提供了依據(jù)。(2)利用已建立的有限元分析模型,分析了預應(yīng)力支撐式圓中空夾層鋼管混凝土柱對比預應(yīng)力撐桿柱的經(jīng)濟性優(yōu)勢,以及采用不同金屬材料時的經(jīng)濟性差異。研究了預應(yīng)力索直徑、名義含鋼率、空心率、長細比、支桿相對長度、柱直徑、初始預應(yīng)力等參數(shù)對預應(yīng)力支撐式圓中空夾層鋼管混凝土柱軸壓性能的影響,同時與相同參數(shù)的預應(yīng)力撐桿柱進行對比分析,驗證參數(shù)分析結(jié)果的合理性并獲得新型預應(yīng)力組合構(gòu)件與傳統(tǒng)預應(yīng)力撐桿柱的差異。最后,討論了各參數(shù)對預應(yīng)力支撐式圓中空夾層鋼管混凝土柱軸壓性能的影響規(guī)律及建議取值。(3)分析了屈曲模式對穩(wěn)定承載力的影響,并引入剛度比?來判斷構(gòu)件的屈曲模式和結(jié)構(gòu)效率,綜合大量有限元計算結(jié)果,確認?=2為構(gòu)件屈曲模式轉(zhuǎn)變的臨界值。推導了預應(yīng)力支撐式圓中空夾層鋼管混凝土柱軸壓穩(wěn)定承載力和最佳初始預應(yīng)力的線性計算公式;對比有限元計算結(jié)果,修正得到穩(wěn)定承載力實用計算公式以及實際最佳預應(yīng)力建議取值,提出了預應(yīng)力支撐式圓中空夾層鋼管混凝土柱實用設(shè)計方法。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TU398.9
【部分圖文】：

預應(yīng)力撐桿柱在國外的應(yīng)用

- 3 -c) 巴西里約三號搖滾體育場施工臨時支撐 d) 巴西里約三號搖滾體育場臨時支撐細節(jié)圖 1-3 預應(yīng)力撐桿柱在國內(nèi)外的應(yīng)用1.1.2 預應(yīng)力支撐式圓中空夾層鋼管混凝土柱的優(yōu)勢和研究意義雖然預應(yīng)力撐桿柱相比普通鋼管柱性能優(yōu)勢明顯，但是它也有一些不足之處。首先，作為承重構(gòu)件，為防止鋼管過早出現(xiàn)局部屈曲，鋼管柱需滿足一定的徑厚比，隨著設(shè)計荷載提高，鋼管厚度和截面尺寸就要相應(yīng)增加，用鋼量也會相應(yīng)提高，經(jīng)

圖 2-1 鋼材五段式應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，因構(gòu)件到達極限承載力時索的拉應(yīng)力時視為彈性，不考慮塑性發(fā)展。定義線膨只能受拉不能受壓。用塑性損傷模型，該模型可較好地模擬化。韓林海[53]提出了適用于 ABAQUS 有應(yīng)變關(guān)系模型，表達式如下：202 - 11( 1)x x xy xxx x 0 0x y ， ， 275 [0.25 ( 0.5) ] ' 0.50 c(2.36 10 ) ( f) 0.5 0.1
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本文編號：2880930