發(fā)布時(shí)間：2021-08-05 12:58

　　鋼管混凝土結(jié)構(gòu)作為一種組合結(jié)構(gòu),具有良好的塑性、韌性,在橋梁結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛。圓端形截面長(zhǎng)軸方向剛度大的特點(diǎn)使得該種截面形式十分適用于橫橋向剛度小的橋梁結(jié)構(gòu)墩柱中。MPC復(fù)合材料作為一種新型的復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、早強(qiáng)等特點(diǎn),十分符合現(xiàn)階段橋梁快速施工的需求。本文創(chuàng)新性的將以上三者結(jié)合形成圓端形鋼管-MPC組合結(jié)構(gòu),并對(duì)該種結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能進(jìn)行系統(tǒng)研究。本文基于ABAQUS有限元分析軟件,對(duì)圓端形鋼管-MPC組合結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能進(jìn)行分析。在確定建模時(shí)采用的材料本構(gòu)、單元類型,網(wǎng)格的劃分、界面模擬等問(wèn)題后,又對(duì)圓端形鋼管-MPC組合結(jié)構(gòu)的軸壓性能、偏壓性能以及抗震性能逐一進(jìn)行分析。首先,采用有限元軟件ABAQUS對(duì)圓端形鋼管-MPC組合結(jié)構(gòu)在軸壓荷載作用下進(jìn)行了全過(guò)程仿真模擬,并對(duì)圓端形鋼管-MPC組合結(jié)構(gòu)在軸壓荷載下的受力機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的分析,著重對(duì)比了該結(jié)構(gòu)與圓端形鋼管混凝土的區(qū)別。此外,對(duì)圓端形鋼管-MPC組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)分析,研究了不同參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)軸壓承載力的影響,從而擬合出了圓端形鋼管-MPC組合結(jié)構(gòu)軸壓承載力的計(jì)算公式。其次,對(duì)圓端形鋼管-MPC組合結(jié)構(gòu)在偏壓荷載作用下的套箍效應(yīng)進(jìn)... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

橋墩整體切割頂升接高施工示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-2不同內(nèi)約束形式（單位：mm）2014年，王志濱、謝恩普[1]等人通過(guò)試驗(yàn)研究了圓端形鋼管混凝土軸壓短柱承載力的影響因素。2015年，謝恩普、王志濱[8]等人采用ABAQUS有限元軟件對(duì)圓端形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在軸壓荷載下的力學(xué)性能及受力機(jī)理進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：1、結(jié)構(gòu)承載力隨鋼管強(qiáng)度、含鋼率、加勁肋數(shù)量、加勁肋厚度以及混凝土強(qiáng)度的增大而增大，隨截面高寬比的增大而減��；2、結(jié)構(gòu)延性隨鋼管強(qiáng)度、含鋼率、加勁肋數(shù)量、加勁肋厚度以及截面高寬比的增大而增大，隨混凝土強(qiáng)度的增大而減��；3、圓端形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的套箍效應(yīng)、極限承載力、延性等各項(xiàng)力學(xué)效應(yīng)均介于圓形及矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)之間；4、對(duì)于圓端形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，圓弧段的套箍效應(yīng)較為明顯；5、采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)可以有效的提高結(jié)構(gòu)中鋼管的延性、峰值應(yīng)變及剩余承載力。2017年，丁發(fā)興[33]通過(guò)試驗(yàn)并結(jié)合有限元方法分析了圓端形耐候鋼管混凝土結(jié)構(gòu)與普通圓端形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的軸壓力學(xué)性能的差異。趙秋紅[10]等人對(duì)比分析了不銹鋼與普通鋼的圓端形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能并分析了圓端形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)滯回性能的影響因素。兩人針對(duì)鋼管材質(zhì)的角度，考慮采用特種鋼材時(shí)對(duì)圓端形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響。2018年，柳臻[29]對(duì)圓端形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的約束效應(yīng)進(jìn)行了分析，提出了結(jié)構(gòu)承載力通用計(jì)算公式。此外，柳臻針對(duì)帶約束拉桿的圓端形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析研究，其分析結(jié)果表明：在圓端形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中增加約束拉桿可以有效的提高結(jié)構(gòu)的極限承載力以及結(jié)構(gòu)的延性。2018年，郝懷霖[11]等人基于ABAQUS有限元軟件對(duì)圓端形鋼管混凝土構(gòu)件在偏拉荷載下的力學(xué)性能進(jìn)行分析，確定了結(jié)構(gòu)在偏拉荷載下的受力機(jī)?

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文11圖2-2鋼材本構(gòu)關(guān)系示意圖對(duì)于上述提到的鋼材在應(yīng)力應(yīng)變曲線中的五個(gè)階段，下面將給出曲線的確定方式：（1）彈性階段（oa）（σi≤fp=0.8fy）在彈性階段內(nèi)，鋼材的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系表達(dá)式如式（2-1），此時(shí)，兩者呈線性關(guān)系。112233{}[]eddDd(2-1)其中：111(1)[]1(1)(12)11sssssssesssED對(duì)稱(2-2)式中：Es為鋼材的彈性模量，取2.06×106MPa；μs為鋼材的泊松比，取0.283。（2）彈塑性階段（ab）（fp<σi≤fy）在鋼材的彈塑性階段內(nèi)，切線模量將從彈性階段的Es降低到0，即到達(dá)屈服狀態(tài)，應(yīng)用Bleish[25]給出的計(jì)算式計(jì)算：()()tyiissyppfEEfff(2-3)彈塑性階段時(shí)鋼材的泊松比的計(jì)算式如下：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]圓端形鋼管混凝土受壓力學(xué)性能與可靠度研究[D]. 王二磊.武漢理工大學(xué) 2012
[2]大尺寸雙肢圓端型鋼管混凝土斜拉橋設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 謝建雄.武漢理工大學(xué) 2011
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碩士論文
[1]基于MPC復(fù)合材料的脫空缺陷鋼管混凝土加固研究[D]. 彭勃.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]箍筋約束輕骨料混凝土軸壓性能研究[D]. 張林琳.長(zhǎng)安大學(xué) 2018
[3]帶約束拉桿圓端形鋼管混凝土柱軸壓性能研究[D]. 柳臻.武漢理工大學(xué) 2018
[4]圓端形鋼管混凝土柱的壓彎力學(xué)性能研究[D]. 高揚(yáng)虹.福州大學(xué) 2018
[5]MPC復(fù)合材料加固空心板梁橋整體性技術(shù)研究[D]. 陳炳均.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[6]MPC復(fù)合材料加固空心板梁橋的試驗(yàn)研究[D]. 高峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[7]PUFA復(fù)合材料抗震加固鋼筋混凝土橋墩的試驗(yàn)研究[D]. 宋子龍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[8]聚氨酯粉煤灰砂漿復(fù)合材料在鋼拱橋抗震加固工程中的應(yīng)用研究[D]. 劉稼琛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[9]基于混凝土本構(gòu)關(guān)系的鋼管混凝土軸壓性能仿真研究[D]. 嚴(yán)崗.華中科技大學(xué) 2012
[10]聚氨酯粉煤灰復(fù)合材料在橋梁結(jié)構(gòu)抗震加固工程中的應(yīng)用研究[D]. 李永學(xué).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011



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