本文關鍵詞：預應力鋼管混凝土桁梁極限承載力研究

  更多相關文章： 鋼管混凝土桁梁 試驗研究 數(shù)值模擬 界限破壞 結(jié)構(gòu)設計 預應力

【摘要】：預應力鋼管混凝土桁梁是鋼管混凝土弦桿與鋼管腹桿直接相貫焊接而成,并采用縱向體外預應力筋加勁的一種新型鋼管混凝土桁式受彎構(gòu)件。預應力鋼管混凝土桁梁結(jié)構(gòu)輕盈、剛度大、承載力高、自振性能好、施工便利,節(jié)點疲勞強度較鋼管桁架有較大提高,適用于大跨、高聳結(jié)構(gòu),以及對結(jié)構(gòu)重量和施工條件限制較為嚴格的應用場合。目前,鋼管混凝土桁式構(gòu)件的研究主要集中于整體受壓性能、節(jié)點強度和疲勞性能方面,較少涉及整體受彎性能及其結(jié)構(gòu)設計方法方面。本文工作得到了國家自然科學基金的資助。本文借助試驗研究和有限元仿真,研究了預應力鋼管混凝土桁梁的工作機理、破壞模式和極限抗彎承載力,并探討了結(jié)構(gòu)設計方法,具體如下：(1)進行了預應力鋼管混凝土桁梁跨中加載試驗研究,試驗參數(shù)包括跨高比和預應力度,跨高比分別為9.6、11.5和14.4,預應力度分別為0、0.4和0.6,桁梁腹桿形式采用修正華倫式。試驗研究了預應力鋼管混凝土桁梁的失效模式、荷載-變形相關曲線、中和軸變化特點、管內(nèi)混凝土應變狀態(tài)以及預應力效應。(2)利用通用結(jié)構(gòu)軟件ANSYS對預應力鋼管混凝土桁梁的內(nèi)力分布模式、最不利截面應力應變狀態(tài)、中和軸分布模式和預應力工作狀態(tài)進行了仿真模擬,并利用已有的鋼管混凝土桁梁抗剪和抗彎試驗結(jié)果對該建模方法進行了驗證。(3)進行有限元參數(shù),通過變化腹桿與弦桿管徑比、腹桿與弦桿壁厚比、預應力度和混凝土強度等級,對預應力鋼管混凝土桁梁的抗彎承載力以及界限破壞進行分析。(4)綜合試驗研究和有限元分析結(jié)果,在現(xiàn)行規(guī)范有關鋼管混凝土結(jié)構(gòu)計算公式的基礎上,提出預應力鋼管混凝土桁梁發(fā)生弦桿壓潰模式的整體抗彎承載力實用算法,并利用該算法對兩跨連續(xù)鋼管混凝土桁梁縮尺模型和已建三跨連續(xù)鋼管混凝土桁梁橋的抗彎破壞和抗剪破壞的安全度進行了對比分析。
【關鍵詞】：鋼管混凝土桁梁 試驗研究 數(shù)值模擬 界限破壞 結(jié)構(gòu)設計 預應力
【學位授予單位】：福建農(nóng)林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U441
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 1 緒論10-22
• 1.1 課題來源10-11
• 1.2 文獻綜述11-20
• 1.2.1 鋼管混凝土桁梁整體抗剪承載力11-18
• 1.2.2 鋼管混凝土桁梁整體抗彎承載力18-20
• 1.2.3 存在問題20
• 1.3 研究方法與內(nèi)容20-22
• 2 預應力鋼管混凝土桁梁受彎試驗研究22-41
• 2.1 試驗設計與制作22-26
• 2.1.1 試驗目的及試驗設計22-25
• 2.1.2 試驗試件制作及安裝25-26
• 2.2 試驗加載與測試26-28
• 2.2.1 材性試驗26-27
• 2.2.2 測量裝置調(diào)試27-28
• 2.2.3 物理對中及加載監(jiān)控28
• 2.3 試驗結(jié)果與分析28-40
• 2.3.1 失效模式分析28
• 2.3.2 桁梁荷載-變形模式分析28-31
• 2.3.3 中和軸高度分布研究31-37
• 2.3.4 管內(nèi)混凝土應變狀態(tài)研究37-38
• 2.3.5 預應力效應分析38-40
• 2.4 本章小結(jié)40-41
• 3 預應力鋼管混凝土桁梁受彎有限元分析41-71
• 3.1 有限元建模方法及輸入數(shù)據(jù)41-44
• 3.1.1 材料本構(gòu)模型41-43
• 3.1.2 單元類型及網(wǎng)格劃分43-44
• 3.1.3 加載求解及極限承載力判定條件44
• 3.2 有限元模型試驗驗證44-54
• 3.2.1 預應力鋼管混凝土桁梁受彎試驗驗證44-49
• 3.2.2 鋼管混凝土桁梁受彎試驗驗證49-51
• 3.2.3 鋼管混凝土桁梁受剪試驗驗證51-54
• 3.3 預應力鋼管混凝土桁梁受彎試驗有限元模擬分析54-66
• 3.3.1 內(nèi)力分布模式分析54-56
• 3.3.2 最不利截面應力應變狀態(tài)分析56-61
• 3.3.3 中和軸變化分析61-64
• 3.3.4 預應力效應分析64-66
• 3.4 預應力鋼管混凝土桁梁抗彎承載力有限元參數(shù)分析66-69
• 3.5 本章小結(jié)69-71
• 4 預應力鋼管混凝土桁梁極限承載力實用算法71-78
• 4.1 預應力鋼管混凝土桁梁弦桿壓潰承載力實用算法71-74
• 4.1.1 國內(nèi)規(guī)范有關鋼管混凝土受壓構(gòu)件承載力公式對比71-72
• 4.1.2 預應力鋼管混凝土桁梁弦桿壓潰承載力算法研究72-74
• 4.2 實例驗證74-77
• 4.2.1 算例一：兩肢平面桁梁模型74-75
• 4.2.2 算例二：鋼管混凝土組合試驗梁模型75-76
• 4.2.3 算例三：干海子大橋模型76-77
• 4.3 本章小結(jié)77-78
• 5 結(jié)論與展望78-80
• 5.1 結(jié)論78-79
• 5.2 展望79-80
• 參考文獻80-84
• 致謝84-85
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果85

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 曲衛(wèi)波,侯朝勝;鋼管混凝土的應用[J];福建建筑;2002年03期

2 喻臨新,薄鳳麗;鋼管混凝土脫空問題的技術(shù)對策[J];公路;2004年01期

3 倪訓松,倪偉;一種新型鋼管混凝土的研究[J];鋼結(jié)構(gòu);2005年04期

4 王曉鋒;郭長青;張喜娥;;鋼管混凝土應用與分析[J];國外建材科技;2006年03期

5 許奇;;鋼管混凝土綜述[J];山西建筑;2007年09期

6 李俊華;王正中;王立青;;鋼管混凝土的特性與發(fā)展[J];路基工程;2007年05期

7 陳聯(lián)盟;;鋼管混凝土中鋼管和混凝土共同工作問題討論[J];中國水運(理論版);2007年11期

8 王煥林;;鋼管混凝土的受力特性及其應用中的優(yōu)缺點[J];江西化工;2008年04期

9 黃用軍;堯國皇;宋寶東;彭肇才;;鋼管混凝土疊合柱在深圳卓越·皇崗世紀中心項目中的應用[J];廣東土木與建筑;2008年07期

10 徐艷梅;;鋼管混凝土在建筑工程中的應用[J];黑龍江科技信息;2009年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陶要彬;劉學輝;;鋼管混凝土施工[A];土木建筑學術(shù)文庫（第9卷）[C];2008年

2 王來永;陳寶春;孫潮;;鋼管混凝土設計方法比較[A];第十屆全國結(jié)構(gòu)工程學術(shù)會議論文集第Ⅲ卷[C];2001年

3 堯國皇;黃用軍;;鋼管混凝土疊合柱在深圳卓越·皇崗世紀中心項目中的應用[A];第九屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學術(shù)研討會論文集[C];2009年

4 韓林海;;鋼管混凝土理論與設計關鍵問題的系列研究[A];2004年全國建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)大會論文集[C];2004年

5 查曉雄;葉福相;陳艷;鐘善桐;;超聲波法在鋼管混凝土質(zhì)量檢測中的應用[A];第三屆全國鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)交流會論文集[C];2010年

6 梅洋;吳斌;趙俊賢;郝貴強;杜永山;;組合鋼管混凝土式防屈曲支撐[A];第三屆全國城市與工程安全減災學術(shù)研討會論文集[C];2010年

7 吳斌;梅洋;張家廣;趙俊賢;郝貴強;杜永山;;組合鋼管混凝土式防屈曲支撐及其工程應用[A];第八屆全國地震工程學術(shù)會議論文集（Ⅱ）[C];2010年

8 夏建國;;鋼管混凝土柱承載力的計算公式[A];中國土木工程學會橋梁及結(jié)構(gòu)工程學會第九屆年會論文集[C];1990年

9 王宇;何廣漢;楊永清;蒲黔輝;王炳靈;;鋼管混凝土肋拱的橫向穩(wěn)定性分析[A];第七屆全國結(jié)構(gòu)工程學術(shù)會議論文集（第Ⅱ卷）[C];1998年

10 韓林海;;鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的理論與實踐——第十屆全國結(jié)構(gòu)工程學術(shù)會議特邀報告[A];第十屆全國結(jié)構(gòu)工程學術(shù)會議論文集第Ⅰ卷[C];2001年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 吳兆良，浙江宏成建設集團有限公司總經(jīng)理；張海高，，浙江廣豐建設集團有限公司董事長 樓大明;鋼管混凝土在建設工程中的應用與前景[N];建筑時報;2012年

2 ;C100級混凝土技術(shù)成功應用[N];中華建筑報;2003年

3 王玉銀;優(yōu)勢互補 完善組合[N];中國冶金報;2006年

4 記者蔡崇金 通訊員李明春;鋼管混凝土桁架連續(xù)梁工藝破解施工難題[N];中國鐵道建筑報;2009年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉暉;考慮徐變的預應力約束混凝土承載性能研究[D];清華大學;2014年

2 熊銳;鋼管混凝土界面狀態(tài)試驗研究與分析[D];武漢理工大學;2013年

3 徐騰飛;鋼管混凝土非線性穩(wěn)定承載能力與可靠度研究[D];西南交通大學;2010年

4 張玉芬;復式鋼管混凝土軸壓性能及節(jié)點抗震試驗研究[D];長安大學;2010年

5 許成祥;鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能的試驗與理論研究[D];天津大學;2003年

6 劉威;鋼管混凝土局部受壓時的工作機理研究[D];福州大學;2005年

7 何珊瑚;三肢鋼管混凝土弦桿—鋼管腹桿桁架抗彎力學性能研究[D];清華大學;2012年

8 丁發(fā)興;圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)受力性能與設計方法研究[D];中南大學;2006年

9 康希良;鋼管混凝土組合力學性能及粘結(jié)滑移性能研究[D];西安建筑科技大學;2008年

10 李斌;鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究[D];西安建筑科技大學;2005年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 冼嘉浩;基于整體結(jié)構(gòu)的新型鋼管混凝土分叉柱—鋼梁節(jié)點性能研究[D];華南理工大學;2015年

2 任宏偉;鋼管混凝土邊框連接裝置及力學性能研究[D];河北聯(lián)合大學;2014年

3 武立偉;鋼管混凝土邊框與剪力墻結(jié)合面抗剪承載力研究[D];河北聯(lián)合大學;2014年

4 王劍閣;海洋平臺搖擺柱體系搖擺柱構(gòu)造研究及抗剪性能研究[D];青島理工大學;2015年

5 曹曉波;黃土公路隧道新型初期支護結(jié)構(gòu)選型研究[D];長安大學;2015年

6 劉永超;復式鋼管混凝土軸壓及抗震性能有限元分析[D];長安大學;2015年

7 高爽;基于聲發(fā)射的FRP鋼管混凝土損傷過程研究[D];大連海事大學;2015年

8 蘇曉春;鋼管混凝土受壓構(gòu)件力學性能研究[D];西安工業(yè)大學;2015年

9 李博;不同形式鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震性能分析研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學;2015年

10 景惠民;鋼管混凝土拋物線桁拱平面內(nèi)穩(wěn)定性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

本文編號：560242