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作者：吴官正哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

沿海及近海的工程结构,如栈桥、码头和系泊平台经常采用管桩作为其基础或支撑。这些管桩在使用过程中,除了需要抵抗竖向和水平荷载的共同作用,还面临着严苛海洋环境造成的以钢筋锈蚀为主的耐久性问题。纤维增强复合材料(Fiber-Reinforce... 详细信息

沿海及近海的工程结构,如栈桥、码头和系泊平台经常采用管桩作为其基础或支撑。这些管桩在使用过程中,除了需要抵抗竖向和水平荷载的共同作用,还面临着严苛海洋环境造成的以钢筋锈蚀为主的耐久性问题。纤维增强复合材料(Fiber-Reinforced Polymer,以下简称为FRP),因其具有良好的力学性能以及抗腐蚀能力,可在此类情况下代替钢材,因此FRP-混凝土组合结构可作为满足这种管桩构件要求的理想结构形式。本文基于对FRP材料在混凝土结构中已有应用的基础上,提出了一种新型的GFRP-混凝土组合截面形式,它主要由三部分构成:空心混凝土圆柱,外部GFRP套管约束和内部的GFRP纵筋。具有该种截面的长柱构件可作为满足上述要求的新型管桩构件,而为了掌握该构件在轴压和弯压耦合情况下的力学性能,作者对其短柱形式进行了系统的试验研究和分析工作:(1)轴压试验主要考察了纵筋位置、配筋率、混凝土截面空心和GFRP约束强度对构件轴压性能的影响。在第一批试验中,发现了纵筋贴壁放置对构件性能有不利影响,进而在第二批试验中对构件的截面设计做出了改进。分析结果,发现该构件具有在屈服后承载力保持稳定上升的双线性荷载-位移关系,且具有较好的极限承载能力和延性,同时GFRP筋在本构件中也发挥了良好的抗压能力。(2)此外,作者比较了FRP均匀约束的圆形截面和空心率为0.5的非均匀约束环形截面的混凝土应力-应变性能差异。在Teng J.G.等人提出的FRP约束混凝土本构理论模型的基础上,通过理论分析和试验数据拟合的方式得到了适用于环形截面的FRP约束混凝土本构模型。(3)弯压试验考察了偏心距为25mm,50mm和四点支撑受弯时构件的力学性能。试验结果说明随着偏心率增大,构件的轴向承载力减小,侧向变形增大等特点。根据得到的应变数据,探讨了偏压情况下构件外部GFRP约束性能改变的情况。之后采用上文得出的混凝土本构模型,用条代法进行了短柱受压的非线性分析,得出了构件的M-N曲线,并与试验结果进行了比较和分析。

关键词： FRP 管桩轴压性能偏压性能本构模型

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圆端形钢管-MPC组合结构的力学性能研究

圆端形钢管-MPC组合结构的力学性能研究

作者：贺科哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

钢管混凝土结构作为一种组合结构,具有良好的塑性、韧性,在桥梁结构中应用广泛。圆端形截面长轴方向刚度大的特点使得该种截面形式十分适用于横桥向刚度小的桥梁结构墩柱中。MPC复合材料作为一种新型的复合材料具有轻质、高强、早强等特... 详细信息

钢管混凝土结构作为一种组合结构,具有良好的塑性、韧性,在桥梁结构中应用广泛。圆端形截面长轴方向刚度大的特点使得该种截面形式十分适用于横桥向刚度小的桥梁结构墩柱中。MPC复合材料作为一种新型的复合材料具有轻质、高强、早强等特点,十分符合现阶段桥梁快速施工的需求。本文创新性的将以上三者结合形成圆端形钢管-MPC组合结构,并对该种结构的力学性能进行系统研究。本文基于ABAQUS有限元分析软件,对圆端形钢管-MPC组合结构的力学性能进行分析。在确定建模时采用的材料本构、单元类型,网格的划分、界面模拟等问题后,又对圆端形钢管-MPC组合结构的轴压性能、偏压性能以及抗震性能逐一进行分析。首先,采用有限元软件ABAQUS对圆端形钢管-MPC组合结构在轴压荷载作用下进行了全过程仿真模拟,并对圆端形钢管-MPC组合结构在轴压荷载下的受力机理进行了系统的分析,着重对比了该结构与圆端形钢管混凝土的区别。此外,对圆端形钢管-MPC组合结构进行参数分析,研究了不同参数对结构轴压承载力的影响,从而拟合出了圆端形钢管-MPC组合结构轴压承载力的计算公式。其次,对圆端形钢管-MPC组合结构在偏压荷载作用下的套箍效应进行分析,明晰结构偏压承载力小于轴压承载力的原因。在对结构偏压承载力影响因素进行分析时,引入偏压折减系数,确定各因素对偏压折减系数的影响,从而拟合出结构偏压折减系数的计算公式。最后,对圆端形钢管-MPC组合结构的抗震性能进行了参数敏感性分析。研究通过仿真模拟的方式,得到钢材种类、截面形状(有无隔板)、钢管壁厚以及轴压比等因素对结构抗震性能的影响。对比分析了圆端形钢管-MPC桥墩、圆端形钢管混凝土桥墩以及圆端形钢筋混凝土桥墩的抗震性能,结果表明圆端形钢管-MPC桥墩的抗震性能明显优于另外两种形式的桥墩。

关键词：圆端形钢管-MPC组合结构轴压性能偏压性能抗震性能

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新型钢异形柱与梁柱节点受力性能研究

新型钢异形柱与梁柱节点受力性能研究

作者：麻海栋河北建筑工程学院

学位级别：硕士

本文研究对象为新型钢异形柱及其梁柱连接节点。随着新材料、新技术的发展和建筑使用功能要求的日益复杂,钢结构建筑围护墙体的厚度不断减小,柱角凸出问题严重,不但减少了建筑有效使用面积,也严重影响了建筑观瞻和功能性的要求,钢异形... 详细信息

本文研究对象为新型钢异形柱及其梁柱连接节点。随着新材料、新技术的发展和建筑使用功能要求的日益复杂,钢结构建筑围护墙体的厚度不断减小,柱角凸出问题严重,不但减少了建筑有效使用面积,也严重影响了建筑观瞻和功能性的要求,钢异形柱框架结构应运而生。但是,传统钢异形柱受力特点较为复杂,承载力较低,稳定性差,而相配套的梁柱连接节点的相关研究也非常少,所以对钢异形柱及其梁柱节点的研究具有很高的科研价值和现实意义。鉴于此,本文提出一种新型钢异形柱及其相适用的半刚性梁柱连接节点,分析验证了新型钢异形柱的压弯性能和连接节点的抗震性能,为其构成新型钢异形柱结构体系提供有效的技术支持和工程应用的参考依据。主要的研究工作如下:(1)新型钢异形柱与新型梁柱连接节点的理论计算对本文提出的新型钢异形柱的轴心受压承载力和压弯稳定性的理论计算作进一步的讨论。并根据抗震设计规范要求,对新型钢异形柱梁柱连接节点的模型进行了基本的设计与受力计算。(2)新型钢异形柱的优化设计及其压弯强度、稳定性能的研究。本文提出一种新型钢异形柱,设置了11组试验模型,通过有限元模拟对其压弯强度和稳定性能进行分析研究,对试件的破坏机理、变形过程、稳定极限承载能力等进行了分析,以柱腹板厚度、翼缘板厚度、腹板冲孔间距、偏心距等作为变化参数,重点得出了偏压短柱的极限承载力,荷载—位移曲线。结果表明:较传统钢异形柱,新型钢异形柱在用钢量相近的条件下,屈曲荷载提高了7.1%左右,稳定性较好。(3)新型钢异形柱梁柱连接节点的设计及抗震性能的研究。本文提出了适用于新型钢异形柱的梁柱连接节点,进行3组L形截面钢异形柱梁柱连接节点足尺构件在低周反复荷载作用下的拟静力试验,并设置了普通端板连接作为对比组,考察新型节点在地震作用下的力学性能和抗震性能。试验表明:相比于端板连接节点,新型节点承载能力和滞回性能更好,节点在地震作用时,破坏模态为局部屈曲的塑性破坏,破坏前经历完整的弹性和塑性阶段,塑性铰位于节点外的的梁截面,新型节点具备较好的塑性转动能力、延性性能和耗能能力。同时,本文针对试验组试件进行了相同工况下的有限元模拟计算,与试验相互印证,表明新型节点具有较好的延性和抗震能力。

关键词：新型钢异形柱偏压性能新型梁柱连接节点抗震试验有限元分析

H型钢连接钢管混凝土组合异形柱力学性能研究

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H型钢连接钢管混凝土组合异形柱力学性能研究

作者：张希天津大学

学位级别：硕士

钢管混凝土组合异形柱(LCFST)具有钢管混凝土柱力学性能好、施工速度快、经济效益高等特点,还具有灵活的截面形式,从而达到隐藏于墙体、避免室内柱子凸角等效果,因此LCFST具有广泛的应用前景。根据连接方式不同,LCFST分为缀条连接式钢... 详细信息

钢管混凝土组合异形柱(LCFST)具有钢管混凝土柱力学性能好、施工速度快、经济效益高等特点,还具有灵活的截面形式,从而达到隐藏于墙体、避免室内柱子凸角等效果,因此LCFST具有广泛的应用前景。根据连接方式不同,LCFST分为缀条连接式钢管混凝土组合异形柱、开孔钢板连接式钢管混凝土组合异形柱和钢板连接式钢管混凝土组合异形柱,针对钢板连接式钢管混凝土组合异形柱加工制作中存在的不便之处,提出一种新型H型钢连接钢管混凝土组合异形柱(Special-shaped columns composed of concrete-filled steel tube connected by h-shaped steel,简称LCFST-H柱),本文通过试验和数值分析对其进行深入的研究,具体内容如下:(1)对1根LCFST-H柱进行轴压试验研究,分析其破坏形态、承载能力、刚度、延性、应变特性以及挠度等力学性能,研究表明H型钢连接异形柱在轴压作用下表现为整体弯曲失稳。在验证了ABAQUS有限元模型正确性的基础上,进行参数化分析,研究H型钢翼缘厚度、H型钢腹板厚度、H型钢翼缘宽度、单肢钢管边长和柱高度等参数的影响规律。(2)通过在边肢柱加载的方式,对2根LCFST-H柱进行偏压试验研究,分析其破坏形态、承载能力、刚度、延性、应变特性以及挠度等力学性能,研究表明LCFST-H柱在偏压作用下表现为整体弯曲失稳和局部破坏,对比试验结果与数值分析结果,验证了有限元模型的正确性,在此基础上进行参数化分析,考虑H型钢翼缘厚度、H型钢腹板厚度、H型钢翼缘宽度、单肢钢管边长、钢管壁厚、柱高度以及材料强度等参数的影响。(3)针对LCFST柱在实际工程设计和计算中简化模拟方法缺乏理论依据的问题,提出了基于刚度等效的双梁-单壳单元的简化模拟方法。验证双梁-单壳单元简化模拟方法的正确性,分别采用实体模型以及刚度等效换算后单梁-单壳单元模型、双梁-单壳单元模型,基于通用分析和设计软件Midas建立了钢管混凝土组合异形柱框架计算模型,对比三种模型在不同荷载下的响应,验证基于刚度等效模拟方法在组合异形柱进行整体结构计算的可行性。(4)采用YJK和Midas软件,分别建立基于刚度等效的H型钢连接钢管混凝土组合异形柱结构模型,对比周期、振型和位移等大指标,验证其在实际工程中的可行性。

关键词：钢管混凝土组合异形柱 H型钢轴压性能偏压性能模拟方法

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RUHPC及其复合构件承载性能分析

RUHPC及其复合构件承载性能分析

作者：艾毓玮哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete,UHPC）作为高性能工程结构材料,以其优异的力学性能和耐久性能,正在国内外高性能土木工程基础设施结构与建筑结构中得到逐步推广应用。随着近年来国内UHPC工程应用的不断扩展,UHPC在... 详细信息

超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete,UHPC）作为高性能工程结构材料,以其优异的力学性能和耐久性能,正在国内外高性能土木工程基础设施结构与建筑结构中得到逐步推广应用。随着近年来国内UHPC工程应用的不断扩展,UHPC在轴压、偏压等构件应用逐渐增多。目前配筋超高性能混凝土（RUHPC）及其高性能复合构件性能研究成为新型结构及新材料结构的重要研究方向。本文基于现行规范,综合考虑UHPC材料特性,对RUHPC构件轴压、偏压、受弯性能以及RUHPC-NC复合构件轴压受力性能进行理论分析,建立其承载力计算公式,并进行了试验验证。在此基础上,基于ABAQUS有限元软件,分析了不同参数对RUHPC-NC复合柱轴压承载性能的影响。主要研究内容如下:1.通过大量分析总结RUHPC轴心受压构件试验数据,研究提出RUHPC构件轴压承载力计算式基于可靠度的调整系数应取1.0,可靠度指标满足β大于等于4.2。研究提出适用于UHPC受弯和弯压构件承载能力计算分析的正截面简化应力图形系数,对偏压、受弯构件受力进行了理论分析,建立了承载力计算表达式,并获得了文献试验验证,确定了主要设计参数对计算表达式计算精度的影响。2.研究了RUHPC-NC复合柱的轴压承载性能,分析提出了RUHPC免拆模壳对核芯普通钢筋混凝土及箍筋内UHPC材料的约束作用,建立了常用截面形式的轴压承载力计算统一表达式,并同既有文献试验数据进行了对比分析,分析了所提表达式的计算精度。3.通过试验对比、ABAQUS有限元模拟对RUHPC-NC复合柱进行了参数拓展分析,揭示了纵筋配筋度和配箍率对RUHPC-NC复合柱轴压承载性能的影响规律,研究建立了适用于RUHPC-NC复合柱的非线性有限元建模方法,为该高性能复合柱工程设计奠定了基础。

关键词： RUHPC构件 RUHPC-NC复合柱受弯性能轴压性能偏压性能

GFRP管约束型钢再生混凝土短柱受压力学性能研究

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GFRP管约束型钢再生混凝土短柱受压力学性能研究

作者：梁颖雯广州大学

学位级别：硕士

将废弃混凝土块压碎制成再生骨料,再用于新混凝土的浇筑制成再生骨料混凝土（Recycled Aggregate Concrete,简称RAC）是重新利用建筑固体废物的重要途径,对保护环境和可持续发展具有重要价值。然而,大量研究表明,再生骨料的利用会降低... 详细信息

将废弃混凝土块压碎制成再生骨料,再用于新混凝土的浇筑制成再生骨料混凝土（Recycled Aggregate Concrete,简称RAC）是重新利用建筑固体废物的重要途径,对保护环境和可持续发展具有重要价值。然而,大量研究表明,再生骨料的利用会降低构件的强度和耐久性等。因此,之前再生混凝土的应用大多局限于非结构构件。为了促进再生混凝土在结构构件中的应用,将其应用于力学性能较好的组合结构成为方向之一。本文以GFRP管约束型钢再生混凝土短柱为研究对象,它由外包玻璃纤维复合材料（Glass Fiber Reinforced Polymer,简称GFRP）管、内置H型钢和再生混凝土（RAC）填充而成。在这种新型组合柱中,GFRP管对核心RAC起到约束作用,使核心RAC处于三向受力状态,从而提高其抗压强度和变形能力。同时,再生混凝土和GFRP管的约束使内置型钢的屈曲受到抑制,提高了钢材的利用率,从而进一步改善构件的力学性能。为探究GFRP管约束型钢再生混凝土短柱的力学性能,本文首先结合了现有的FRP管约束混凝土计算分析模型并考虑了内置型钢的受力,利用叠加原理得到了GFRP管约束型钢再生混凝土短柱轴压下的全过程荷载变形曲线。从试件的整体受力,GFRP管的受力,GFRP管与核心混凝土之间的约束应力,再到核心混凝土的受力情况,最后对各组成部分对试件承载力的贡献情况等5个方面进行了计算分析,并将计算结果与GFRP管约束型钢再生混凝土短柱轴压试验的数据进行了对比分析。研究表明,本文采取的研究方法和计算模型在总体上能对GFRP管约束型钢再生混凝土短柱轴压下的受力特性和材料间的相互作用作出准确的预判。其次,为进一步探究GFRP管约束型钢再生混凝土短柱在偏压作用下的受力性能,本文设计21根不同设计参数的GFRP管约束型钢再生混凝土短柱,并对其进行了偏压性能试验,着重分析了试件受压过程中的试验现象和破坏模态、试件跨中截面的轴向应变分布和环向应变分布、试件的荷载应变曲线和试件的荷载挠度曲线等5大方面,总结出了不同偏心距、再生粗骨料取代率、GFRP管的层数、纤维缠绕角度和含钢率对GFRP管约束型钢再生混凝土短柱偏压性能的影响。研究表明:1.偏压作用下该新型组合柱在破坏前有明显的外观特征变化,最终破坏时以GFRP管的破裂为主,展现出了优良的延性;2.试件在达到最大承载力之前,跨中截面的轴向应变分布满足平截面假定,环向应变分布满足受压侧大受拉侧小的规律;3.试件从开始受压到试件破坏的全过程大致可分为三个阶段;4.试件最大承载力总体上随再生粗骨料取代率和偏心距的增加而降低,随GFRP管的层数、纤维缠绕角度和含钢率的增加而提高;5.试件的弯曲变性能力总体上随再生粗骨料取代率、偏心距和GFRP管的层数的增加而增强,随纤维缠绕角度和含钢率的增加而减弱。

关键词：再生骨料混凝土 GFRP管轴压分析模型偏压性能

新型预制轻钢复合墙板拼接技术与力学性能研究

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新型预制轻钢复合墙板拼接技术与力学性能研究

作者：石赫哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

我国传统的住宅建造基本上采用现浇方式,现浇结构在技术方面比预制结构成熟,在工程界得到广泛的认可。但现浇结构体系存在造价高、施工周期长等问题。近年来,随着建筑行业的不断发展和环保要求的提高,国家相关部门不断制定和出台新政策... 详细信息

我国传统的住宅建造基本上采用现浇方式,现浇结构在技术方面比预制结构成熟,在工程界得到广泛的认可。但现浇结构体系存在造价高、施工周期长等问题。近年来,随着建筑行业的不断发展和环保要求的提高,国家相关部门不断制定和出台新政策和新标准,保障和推动新型建筑工业化的发展。绿色装配式生态住宅主要用于目前村镇的建设,其利用热岛原理和新风系统将地热能和太阳能等自然资源用于室内温度和空气的调节,具有节能、保温的优点,符合新型建筑工业化的发展趋势。本文中绿色装配式生态住宅的主要受力构件为新型预制轻钢复合墙板和楼板。目前国内外学者针对预制混凝土墙板连接方法的研究已开展较多,而对于内置钢管钢筋骨架夹心混凝土板件连接和拼装的研究还相对较少。本文以新型预制轻钢复合墙板为研究对象,采用理论设计、试验研究、数值模拟相结合的方法提出这类预制墙板与墙板、墙板与楼板的连接方法,并对带有连接的墙板进行力学性能和抗震性能研究。本文具体研究内容如下:(1)提出了一种新型预制轻钢复合墙板与墙板的连接方式,为满足连接需求,依据底部剪力法计算罕遇地震作用下底层等效剪力并根据植筋所需面积对墙板进行优化,同时提出了一种新型预制轻钢复合墙板与楼板的连接方式。(2)完成了2片带有植筋灌浆连接足尺墙板的拟静力试验和1片带有牛腿连接足尺墙板的偏压试验。试验研究表明:在拟静力试验中,用于灌浆连接的植筋没有屈服,连接部位没有发生开裂,墙板自身破坏先于连接破坏,墙板的弹性位移角和弹塑性位移角满足规范要求,说明提出的墙板与墙板的连接方法满足罕遇地震作用下的要求。在偏压试验中,在竖向力达到正常使用极限状态荷载和承载能力极限状态荷载时,牛腿和混凝土面层没有出现开裂,说明牛腿设计具有足够的安全储备。(3)利用有限元软件ABAQUS对三组试件进行了建模分析,模拟结果与试验结果吻合较好;在此基础上,对植筋面积和轴压比等因素进行了参数分析,发现墙板的承载力随着植筋面积的增大而逐渐增大,随着轴压比的增大呈先增大后减小的趋势。最终提出了新型预制轻钢复合板件连接方法的构造及改进建议。

关键词：预制墙板灌浆连接牛腿连接抗震性能偏压性能

方钢管自密实混凝土加固RC圆柱试验及优化设计研究

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方钢管自密实混凝土加固RC圆柱试验及优化设计研究

作者：王玉虎武汉大学

学位级别：硕士

随着社会的发展,我国早年大兴土木时修建的钢筋混凝土结构建筑由于环境侵蚀、施工缺陷、人为损坏以及功能改造等原因面临着结构功能提升的迫切要求,寻找一种既经济又安全的加固方式迫在眉睫。由于钢管混凝土具有优良的力学性能,近些年... 详细信息

随着社会的发展,我国早年大兴土木时修建的钢筋混凝土结构建筑由于环境侵蚀、施工缺陷、人为损坏以及功能改造等原因面临着结构功能提升的迫切要求,寻找一种既经济又安全的加固方式迫在眉睫。由于钢管混凝土具有优良的力学性能,近些年来被广泛应用于既有建筑结构的加固中。针对普通混凝土难以振捣密实、影响结构受力性能的情况,在分析国内外相关领域研究状况并充分考虑工程实际需要的情况下,本文提出方钢管自密实混凝土加固RC圆柱的方法,通过轴压和偏压试验对该种加固柱的受力性能进行了较为系统的研究,并运用MATLAB软件对该组合加固柱进行了截面尺寸优化设计研究。本文的研究内容包括以下几方面:(1)通过方钢管自密实混凝土加固RC圆柱轴心受压和偏心受压试验,分析套箍率以及截面尺寸对组合加固柱破坏形态、极限荷载、荷载-位移曲线、相对荷载-应变曲线以及荷载-侧向挠度曲线等受力性能的影响。研究表明:加固后试件极限荷载、轴压刚度以及延性等受力性能得到较大改善;短柱轴压试验中,截面尺寸一定,试件轴压刚度基本相同,随着套箍率的增大,试件极限荷载提高的同时,其对应的纵向应变也越大,且下降段更平缓,表现出更好的延性;当套箍率一定,增大截面尺寸,试件极限荷载提高明显,但外套钢管对核心混凝土的约束作用也在减弱,表现在下降段更为陡峭,延性有所降低。与轴压短柱相比,偏压短柱和轴压中长柱试件由于偏心荷载和初始缺陷引起的二阶弯矩的影响,极限荷载和延性均有所降低,但相比于同条件下的RC圆柱,受力性能已有较大改善。(2)基于钢管混凝土统一理论,分析试验数据并结合方钢管自密实混凝土加固RC圆形短柱轴心受压的特点,提出了适用于加固试件的极限荷载计算公式。在此基础上,引入中长柱轴压稳定折减系数φ和偏压承载力折减系数φ,建立了组合加固中长柱轴压和短柱偏压的承载力计算公式。(3)在方钢管自密实混凝土加固RC圆柱试验研究的基础上,基于优化设计理论,采用本文提出的承载力计算公式,以造价最低作为追求的目标,在满足设计理论及相关规范要求的前提下,编制优化设计软件,对方钢管自密实混凝土加固RC圆柱进行截面尺寸优化设计研究。通过对比典型试件,经过优化后试件造价降低明显,轴压短柱节约成本8.3%,轴压中长柱节约成本8.1%,偏压短柱节约成本10.9%。(4)在对截面优化设计程序研究的基础上,应用MATLAB辅助可视化设计工具GUI对方钢管自密实混凝土加固RC圆柱进行优化设计程序可视化设计,并对GUI工作界面及创建步骤进行介绍。研究表明:本文优化设计程序经过GUI可视化设计之后,对组合加固柱截面尺寸优化设计的研究不再需要人为地判断试件的加载方式以及试件的结构尺寸,程序可自行判断并进行截面优化,并按照需要输出相应参数结果。该研究是对方钢管自密实混凝土组合加固柱乃至其他相似结构截面优化的初步探索,并力求优化设计过程简单化和人性化,对相关的研究有借鉴意义。

关键词：方钢管自密实混凝土结构加固轴压性能偏压性能截面尺寸优化设计

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CRB735高强钢筋混凝土柱受压性能研究

CRB735高强钢筋混凝土柱受压性能研究

作者：丁一婧山东大学

学位级别：硕士

CRB735冷轧带肋钢筋是新型的高强钢筋,屈服强度为735MPa,有强度高,延展性好,性能稳定,焊接性能好、塑性好的优势。在强度需求和技术难度较高的实际工程应用中,具有优异的潜力。目前各大高校及企业对高强钢筋进行了一定的研究,但大部分... 详细信息

CRB735冷轧带肋钢筋是新型的高强钢筋,屈服强度为735MPa,有强度高,延展性好,性能稳定,焊接性能好、塑性好的优势。在强度需求和技术难度较高的实际工程应用中,具有优异的潜力。目前各大高校及企业对高强钢筋进行了一定的研究,但大部分高强钢筋强度低于600MPa,由于加工工艺限制,强度更高的钢筋相关研究较少。另外,由于中国还没有将强度在500MPa以上的钢筋纳入规范。为了更加有效地发挥高强钢筋在工程领域中的价值,本文在对CRB735钢筋进行材性试验的基础上,进行了 CRB735高强钢筋混凝土柱相关性能的试验研究。本课题的研究为CRB735钢筋的应用提供了理论依据。本文主要通过试验分析对CRB735钢筋混凝土柱进行破坏模态和受力性能分析,通过有限元分析对CRB735钢筋混凝土柱进行承载力和应力等方面的分析。研究内容如下:(1)对CRB735钢筋混凝土柱进行偏心受压试验研究。取偏心距和纵筋强度为参数,研究了承载力、破坏形态、受力机理、钢筋在混凝土中的强度发挥程度。(2)建立CRB735高强钢筋混凝土偏心受压柱的有限元模型,并验证准确性。在试验基础上,新增混凝土强度、偏心距、纵筋强度、纵筋配筋率等参数,更加系统地对CRB735钢筋混凝土偏心受压柱进行承载力和应变研究。(3)利用已经建立的有限元模型,使偏心距为零,则偏心受压柱模型转换为轴心受压柱模型,进行参数分析。围绕混凝土强度、纵筋强度、纵筋配筋率、箍筋强度、体积配箍率五个参数展开分析。对CRB735钢筋混凝土柱轴心受压承载力及应变进行有限元分析。(4)通过试验及有限元数据分析,根据中国《混凝土结构设计规范》和美国《结构混凝土建筑规范要求》中偏心受压柱承载力计算公式,对偏心受压柱进行承载力计算,将计算结果与模拟及试验结果进行对比。从而验证了 CRB735钢筋在规范中的适用性。

关键词：混凝土柱 CRB735钢筋偏压性能轴压性能数值模拟分析承载力

钢管约束型钢混凝土中长柱静力性能及设计方法研究

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钢管约束型钢混凝土中长柱静力性能及设计方法研究

作者：闫标兰州大学

学位级别：硕士

本文对钢管约束型钢混凝土中长柱的压弯性能进行了试验研究和有限元分析,并提出了相应设计方法。具体如下： (1)对6个L/D=-6的圆钢管约束型钢混凝土轴压中长柱和6个相同参数的偏压中长柱进行了试验研究。试验主要参数为截面尺寸(D=200mm... 详细信息

本文对钢管约束型钢混凝土中长柱的压弯性能进行了试验研究和有限元分析,并提出了相应设计方法。具体如下： (1)对6个L/D=-6的圆钢管约束型钢混凝土轴压中长柱和6个相同参数的偏压中长柱进行了试验研究。试验主要参数为截面尺寸(D=200mm、240mm)、偏心距(e=0mm、25mm)、抗剪连接件设置及钢管开缝方式。对各试件的破坏模式和承载能力等进行了对比分析,得到了试件的荷载-跨中挠度曲线、荷载-钢管应力曲线等,分析了各参数对试件力学性能的影响。试验结果表明,试件具有较高的承载力和较好的延性,设置抗剪件与否对试件的承载力及破坏模式无明显影响,钢管在跨中开缝的试件承载力及延性与普通模式试件相当。 (2)对6个L/B=6的方钢管约束型钢混凝土轴压中长柱和6个相同参数的偏压中长柱进行了试验研究。试验主要参数为偏心距(e=0mm、25mm)、钢管宽厚比(B/t=133、100)、抗剪连接件设置及钢管开缝方式。与圆形试件类似,对各试件的破坏模式、承载能力进行了对比分析,得到了试件荷载-跨中挠度曲线、荷载-钢管应力曲线等,分析了各参数对试件力学性能的影响。试验结果表明,无论是否设置抗剪件,型钢和混凝土均保持良好粘结,普通模式试件的偏压性能要好于钢管在跨中开缝的B模式试件。 (3)基于ABAQUS软件建立了钢管约束型钢混凝土中长柱受压构件的有限元模型,将试验结果与有限元结果进行对比,验证了有限元模型的正确性。利用有限元模型分析了钢管约束型钢混凝土中长柱轴压及偏压作用下的受力机理,分析了钢管与混凝土间的相互作用,模拟了构件的受力全过程机理。 (4)在试验研究及有限元分析的基础上,对钢管约束型钢混凝土中长柱的设计方法进行了探讨。对各国规范中关于组合柱承载力的计算方法进行了总结和比较,采用修正的欧洲规范EC4方法,提出了钢管约束型钢混凝土中长柱轴压稳定承载力的计算公式和单向压弯承载力的计算方法,力学概念清晰,物理意义明确,计算结果与试验结果吻合较好。

关键词：钢管约束型钢混凝土轴压性能偏压性能有限元模型设计方法