發(fā)布時間：2020-11-10 10:27

　　 隨著高層、大跨、重載結(jié)構(gòu)的發(fā)展,內(nèi)配型鋼的鋼管混凝土構(gòu)件的工程應(yīng)用越來越廣泛,系統(tǒng)研究該類新型組合構(gòu)件在各種荷載工況下的力學(xué)性能并提出設(shè)計理論和方法是必須解決的重要問題。到目前為止,內(nèi)配型鋼的鋼管混凝土構(gòu)件在軸壓、壓彎及純彎等簡單受力工況下的研究較多,在剪切荷載作用下受力性能的系統(tǒng)研究較少。本文對內(nèi)配型鋼的鋼管混凝土構(gòu)件在剪切荷載作用下的受力性能進(jìn)行了較系統(tǒng)的試驗研究和理論分析,主要包括內(nèi)配十字型鋼和工字型鋼的圓鋼管、方鋼管混凝土及內(nèi)配工字型鋼的矩形鋼管混凝土受剪構(gòu)件。具體工作內(nèi)容如下:(1)完成了50個內(nèi)配十(工)字型鋼的圓形(方形、矩形)鋼管混凝土試件的剪切力學(xué)性能試驗研究,揭示了這種新型構(gòu)件的破壞形態(tài)和力學(xué)性能。以剪跨比為基本參數(shù),分析了剪跨比、型鋼截面形式及面積、構(gòu)件截面形狀等對構(gòu)件破壞形態(tài)及荷載-變形關(guān)系曲線的影響。另外,本文還完成了8個無端板矩形鋼管混凝土構(gòu)件基本剪切性能試驗,考察了截面尺寸和剪跨比對該類構(gòu)件抗剪承載力及鋼管和混凝土之間滑移的影響規(guī)律。(2)采用有限元軟件ABAQUS,用數(shù)值方法對鋼管混凝土受剪構(gòu)件的荷載(V)-變形(Δ)關(guān)系曲線進(jìn)行計算,在此基礎(chǔ)上對本文內(nèi)配型鋼的鋼管混凝土受剪構(gòu)件的靜力試驗進(jìn)行模擬,荷載(V)-變形(Δ)關(guān)系曲線及破壞形態(tài)均與試驗結(jié)果吻合較好,驗證了本文有限元模型的可靠性。(3)采用有限元法對內(nèi)配型鋼的鋼管混凝土構(gòu)件在剪切狀態(tài)下的受力性能和工作機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)研究,具體內(nèi)容如下:內(nèi)配型鋼的鋼管混凝土構(gòu)件受力全過程中外部鋼管、內(nèi)配型鋼及內(nèi)部混凝土的正應(yīng)力(σ)及剪應(yīng)力(τ)分布規(guī)律;組合構(gòu)件中內(nèi)配型鋼的腹板和翼緣不同區(qū)域剪應(yīng)力的分布規(guī)律;空鋼管及相同截面的鋼管混凝土、內(nèi)配型鋼的鋼管混凝土構(gòu)件剪切破壞模態(tài)的對比研究;組合構(gòu)件中外部鋼管、內(nèi)配型鋼及內(nèi)部混凝土在受力過程中受力特性及貢獻(xiàn)分析;鋼管與混凝土及內(nèi)部混凝土與型鋼之間的相互作用研究。(4)采用數(shù)值計算方法,對影響內(nèi)配型鋼鋼管混凝土剪切構(gòu)件靜力性能的主要因素,如:型鋼強(qiáng)度、內(nèi)配型鋼配骨率、混凝土強(qiáng)度及鋼管強(qiáng)度、鋼管約束效應(yīng)系數(shù)等進(jìn)行參數(shù)分析,在大量多參數(shù)分析計算的基礎(chǔ)上,采用回歸分析方法,提出剪切荷載作用下內(nèi)配型鋼鋼管混凝土構(gòu)件的實用計算公式,公式計算與有限元計算結(jié)果互為驗證,實用公式可為相關(guān)工程設(shè)計提供有益參考。
【學(xué)位單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU398.9
【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 內(nèi)配型鋼鋼管混凝土的概念、特點及應(yīng)用
        1.1.1 內(nèi)配型鋼鋼管混凝土的概念
        1.1.2 內(nèi)配型鋼鋼管混凝土的特點
        1.1.3 內(nèi)配型鋼鋼管混凝土的應(yīng)用
    1.2 內(nèi)配型鋼鋼管混凝土組合構(gòu)件受力性能研究現(xiàn)狀
        1.2.1 軸心受力構(gòu)件
        1.2.2 純彎及壓彎構(gòu)件
        1.2.3 剪切及壓彎剪構(gòu)件
        1.2.4 抗震性能
    1.3 研究現(xiàn)狀總結(jié)
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第2章 內(nèi)配型鋼鋼管混凝土剪切構(gòu)件力學(xué)性能試驗研究
    2.1 引言
    2.2 試驗概況
        2.2.1 試件設(shè)計
        2.2.2 試件制作
        2.2.3 材性試驗
        2.2.4 試驗裝置
        2.2.5 加載制度
        2.2.6 測量方法及測量內(nèi)容
    2.3 試驗現(xiàn)象
        2.3.1 內(nèi)配型鋼圓鋼管混凝土試件
        2.3.2 內(nèi)配型鋼方鋼管混凝土試件
        2.3.3 內(nèi)配型鋼矩形鋼管混凝土試件
    2.4 破壞形態(tài)分析
        2.4.1 外部鋼管
        2.4.2 內(nèi)部混凝土
        2.4.3 內(nèi)配型鋼
    2.5 無端板矩形鋼管混凝土構(gòu)件剪切性能試驗
        2.5.1 試驗概況
        2.5.2 試驗結(jié)果及其分析
    2.6 本章小結(jié)
第3章 內(nèi)配型鋼的鋼管混凝土剪切構(gòu)件試驗結(jié)果分析
    3.1 引言
    3.2 荷載-位移關(guān)系曲線分析
        3.2.1 荷載-位移關(guān)系曲線
        3.2.2 剪跨比分析
        3.2.3 內(nèi)配型鋼分析
        3.2.4 試驗典型荷載位移曲線
    3.3 應(yīng)變分析
        3.3.1 內(nèi)配型鋼的圓鋼管混凝土
        3.3.2 內(nèi)配型鋼的方鋼管混凝土
        3.3.3 內(nèi)配型鋼的矩形鋼管混凝土
    3.4 本章小結(jié)
第4章 內(nèi)配型鋼鋼管混凝土剪切構(gòu)件有限元分析
    4.1 引言
    4.2 內(nèi)配型鋼鋼管混凝土構(gòu)件有限元數(shù)值模型
        4.2.1 鋼材和混凝土本構(gòu)關(guān)系模型
        4.2.2 有限元數(shù)值模型
        4.2.3 模型驗證
    4.3 典型構(gòu)件受力全過程曲線分析
    4.4 純剪、彎剪和彎曲構(gòu)件界限剪跨比分析
        4.4.1 有限元計算結(jié)果
        4.4.2 力學(xué)計算分析
    4.5 剪切構(gòu)件工作機(jī)理分析
        4.5.1 典型時刻正應(yīng)力分布
        4.5.2 典型時刻剪應(yīng)力分布
        4.5.3 內(nèi)部型鋼截面不同位置剪應(yīng)力分析
        4.5.4 剪切破壞模態(tài)分析
        4.5.5 構(gòu)件受力特性分析
        4.5.6 構(gòu)件相互作用分析
    4.6 無端板矩形鋼管混凝土構(gòu)件基本剪切性能研究
        4.6.1 有限元模型驗證
        4.6.2 摩擦粘結(jié)對抗剪承載力及滑移的影響
        4.6.3 端板對試件剪切性能的影響
        4.6.4 強(qiáng)弱軸加載對試件剪切性能的影響
    4.7 本章小結(jié)
第5章 內(nèi)配型鋼鋼管混凝土剪切構(gòu)件參數(shù)分析及實用計算方法·
    5.1 剪力-位移關(guān)系曲線影響參數(shù)分析
        5.1.1 型鋼屈服強(qiáng)度
        5.1.2 型鋼含鋼率
        5.1.3 混凝土抗壓強(qiáng)度
        5.1.4 鋼管截面約束效應(yīng)系數(shù)
        5.1.5 鋼管屈服強(qiáng)度
    5.2 抗剪強(qiáng)度實用計算方法
        5.2.1 簡化計算公式
        5.2.2 抗剪強(qiáng)度指標(biāo)定義
        5.2.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo)計算公式
        5.2.4 公式驗證及對比
    5.3 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)期間的研究成果
致謝

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本文編號：2877826