發(fā)布時(shí)間：2018-06-26 09:20

  本文選題：鋼管混凝土 + 有限元分析�。� 參考：《福建農(nóng)林大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：目前對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究大多集中于軸壓、偏壓(壓彎)和純彎受力狀態(tài)下的力學(xué)研究,僅有少量文獻(xiàn)涉及到鋼管混凝土抗扭性能的研究,且無規(guī)范給出可供工程界應(yīng)用的鋼管混凝土抗扭極限承載力的計(jì)算公式。隨著建筑結(jié)構(gòu)跨度的不斷增加以及建筑物結(jié)構(gòu)形式多樣化的不斷發(fā)展,研究建筑物抗扭性能顯得尤為重要。本文以圓形鋼管混凝土構(gòu)件為研究對象,進(jìn)行了有限元模擬,并提出了鋼管混凝土抗扭承載力實(shí)用算法。本文的主要研究內(nèi)容、結(jié)果和結(jié)論如下：(1)通過有限元法建立基準(zhǔn)有限元模型,對已有鋼管混凝土受扭構(gòu)件進(jìn)行了有限元模擬和工作機(jī)理的分析,分析結(jié)果表明約束扭轉(zhuǎn)和自由扭轉(zhuǎn)下的扭轉(zhuǎn)性能有所不同,在長細(xì)比較大時(shí),差別不明顯,當(dāng)長細(xì)比較小時(shí),由于固定端約束扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力的影響,約束扭轉(zhuǎn)下的抗扭承載力要大于自由扭轉(zhuǎn)下的抗扭承載力,因此約束扭轉(zhuǎn)下,長細(xì)比對抗扭承載力的影響不容忽視。(2)系統(tǒng)性地進(jìn)行了約束扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下鋼管混凝土抗扭性能的參數(shù)分析,考慮了鋼管混凝土抗扭性能與含鋼率、鋼管強(qiáng)度、混凝土強(qiáng)度、長細(xì)比等因素的相關(guān)性問題,特別考慮了長細(xì)比變化對約束扭矩的影響,并引入了考慮約束扭轉(zhuǎn)剪切效應(yīng)的影響系數(shù)。(3)基于極限平衡理論和經(jīng)典材料力學(xué)的塑性理論,對試驗(yàn)數(shù)據(jù)和有限元分析數(shù)據(jù)進(jìn)行分析擬合,提出約束扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下鋼管混凝土抗扭承載力的實(shí)用算法及適用條件,并將本文提出的實(shí)用算法與其他算法相比,結(jié)果表明,本文提出的抗扭極限承載力的計(jì)算結(jié)果精確度更高,數(shù)據(jù)離散性更小。(4)以抗扭承載力計(jì)算公式為基礎(chǔ),進(jìn)行鋼和混凝土扭矩分配比例的分析。分析結(jié)果表明,在扭轉(zhuǎn)初期,由于鋼管處于外緣,剪應(yīng)力和剪應(yīng)變都大于核心混凝土,外鋼管所占扭矩比例比核心混凝土大。在扭轉(zhuǎn)后期,由于混凝土的開裂受到外鋼管的限制,產(chǎn)生螺旋效應(yīng),核心混凝土由單純受扭變?yōu)閴号顟B(tài),由初期的受拉開裂變?yōu)榱巳驈?fù)合受力狀態(tài),大大提高了核心混凝土抗扭性能,而鋼管由純扭變?yōu)槔顟B(tài),扭矩提高值不大。
[Abstract]:At present, most of the researches on concrete-filled steel tubular structures are focused on the mechanical research under axial compression, partial compression (bending) and pure bending, and only a small amount of literature is concerned with the torsional behavior of concrete-filled steel tubular (CFST). The formulas for calculating the torsional ultimate bearing capacity of concrete filled steel tubular (CFST) are given in this paper. With the continuous increase of the span of the building structure and the continuous development of the diversification of the building structure, it is particularly important to study the torsional behavior of the building. In this paper, the circular concrete-filled steel tube members are taken as the research object, the finite element simulation is carried out, and a practical algorithm for torsional bearing capacity of concrete filled steel tubular member is proposed. The main contents, results and conclusions of this paper are as follows: (1) the basic finite element model is established by finite element method, and the finite element simulation and working mechanism analysis of existing concrete filled steel tubular torsional members are carried out. The results show that the torsional behavior of restrained torsion is different from that of free torsion. When the length ratio is large, the difference is not obvious. When the fineness ratio is small, the torsional shear stress at the fixed end is affected by the constraint torsional shear stress. The torsional bearing capacity under restrained torsion is greater than that under free torsion, so under restrained torsion, The effect of aspect ratio on torsional bearing capacity can not be ignored. (2) the torsion resistance of concrete-filled steel tubular (CFST) under restrained torsion is systematically analyzed, and the torsion resistance of concrete-filled steel tube (CFST) and steel content, strength of steel tube, strength of concrete-filled steel tube are considered. In this paper, the influence of slenderness ratio on the constraint torque is considered, and the influence coefficient is introduced. (3) based on the limit equilibrium theory and the plastic theory of classical material mechanics, The experimental data and finite element analysis data are analyzed and fitted, and the practical algorithm and applicable conditions for torsional bearing capacity of concrete filled steel tube under constrained torsion state are proposed. The results show that the practical algorithm proposed in this paper is compared with other algorithms. The calculation results of torsional ultimate bearing capacity proposed in this paper are more accurate and the data dispersion is less. (4) based on the calculation formula of torsional bearing capacity, the torque distribution ratio of steel and concrete is analyzed. The results show that at the beginning of torsion, the shear stress and strain are larger than the core concrete due to the outer edge of the steel tube, and the proportion of torque of the outer steel tube is larger than that of the core concrete. In the late torsion period, the cracking of concrete is restricted by the outer steel pipe, and the spiral effect is produced. The core concrete changes from simple torsion to compression and torsion, and from the initial stage to the three-direction composite force state. The torsion resistance of the core concrete is greatly improved, while the steel pipe is changed from pure torsion to tension-torsional state, and the torque increase is not significant.
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU398.9

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本文編號：2069902