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压力和扭矩共同作用下钢筋混凝土异形柱的抗扭性能研究

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压力和扭矩共同作用下钢筋混凝土异形柱的抗扭性能研究

作者：邱政和华侨大学

学位级别：硕士

钢筋混凝土异形柱结构近年来在建筑结构中得到广泛应用,取得了良好的社会效益和经济效益。目前,钢筋混凝土异形柱的正截面承载性能、斜截面承载性能、纯扭性能、抗震性能和抗火性能等已有较多研究,但有关其在压力和扭矩共同作用下抗扭... 详细信息

钢筋混凝土异形柱结构近年来在建筑结构中得到广泛应用,取得了良好的社会效益和经济效益。目前,钢筋混凝土异形柱的正截面承载性能、斜截面承载性能、纯扭性能、抗震性能和抗火性能等已有较多研究,但有关其在压力和扭矩共同作用下抗扭性能方面的研究工作未见文献涉及。钢筋混凝土柱式构件在受扭的同时,通常还承受压力的作用。随着异形柱结构体系的推广和应用,对其在压力和扭矩共同作用下抗扭性能研究有着重要的意义。本文从试验、数值模拟、实用计算三个方面研究钢筋混凝土异形柱在压力和扭矩共同作用下的抗扭性能。本文的主要工作和结论如下: 1.进行了9根钢筋混凝土异形柱在压力和扭矩共同作用下抗扭性能试验,其中钢筋混凝土L形柱三根,钢筋混凝土T形柱二根,钢筋混凝土十字形柱一根,素混凝土L形柱、T形柱、十字形柱各一根,分析了轴压比、截面形状和钢筋配置对异形柱抗扭性能的影响规律。试验结果表明:（1）轴压比对钢筋混凝土异形柱的抗扭性能影响较大。轴压比为0.189和0.314的L形柱较轴压比为0.063的开裂扭矩提高了23.7%和73.3%、极限扭矩提高了14.2%和38.7%。轴压比为0.314的T形柱开裂扭矩较轴压比为0.189的提高了71.0%、极限扭矩提高了16.0%。（2）配筋对异形柱的开裂扭矩和极限扭矩都有较大的提高。轴压比为0.189配筋的L形柱、T形柱、十字形柱的开裂扭矩较其相应的素混凝土异形柱分别提高了40.8%、18.9%、26.2%;极限扭矩分别提高了102.0%、106.1%、54.4%。（3）轴压比、横截面面积、配筋率均相同时,钢筋混凝土异形柱的抗扭承载力从大到小依次为L形柱＞T形柱＞十字形柱。 2.利用通用软件ANSYS对不同轴压比的钢筋混凝土十字形柱的抗扭性能进行非线性有限元分析。算例表明:（1） ANSYS对压力和扭矩共同作用下钢筋混凝土异形柱的开裂扭矩和极限扭矩预测较准。（2）轴压比为0.189、0.314的十字形的开裂扭矩和极限扭矩较轴压比为0.063的分别提高了28.3%、71.9%和79.4%、96.0%。 3.借鉴钢筋混凝土矩形截面压扭构件开裂扭矩和极限扭矩的计算方法,采用把异形截面分割为矩形截面的的办法,通过数据回归初步得到钢筋混凝土异形柱开裂扭矩和极限扭矩的计算公式。

关键词：钢筋混凝土异形柱压力扭矩抗扭性能

纯扭作用下型钢混凝土构件抗扭性能的非线性有限元分析

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纯扭作用下型钢混凝土构件抗扭性能的非线性有限元分析

作者：胡贻斌青岛理工大学

学位级别：硕士

近年来型钢混凝土构件在实际工程中应用的越来越广泛,因其结合了型钢和混凝土两种材料的性能优势,在强度、刚度、延性及耗能性能等方面,比钢结构和钢筋混凝土结构表现出了更优异的性能。目前国内对型钢混凝土构件的抗扭性能的研究还不多... 详细信息

近年来型钢混凝土构件在实际工程中应用的越来越广泛,因其结合了型钢和混凝土两种材料的性能优势,在强度、刚度、延性及耗能性能等方面,比钢结构和钢筋混凝土结构表现出了更优异的性能。目前国内对型钢混凝土构件的抗扭性能的研究还不多,研究纯扭作用下的型钢混凝土构件受力性能具有重要的现实意义。本文以ABAQUS有限元分析为基础,通过对18个构件进行有限元分析,对纯扭作用下的矩形型钢混凝土构件做了以下研究工作。本文采用有限元非线性分析的方法,对纯扭作用下的型钢混凝土构件进行非线性有限元分析,采用ABAQUS中提供的损伤塑性模型来反映混凝土的刚度退化现象,应用基于库伦摩擦模型的“罚”函数来反映型钢和混凝土之间的相互作用关系,通过对试验构件数值模拟,所得结果与试验构件符合良好。本文通过ABAQUS有限元软件建立了钢筋混凝土构件、型钢混凝土构件、中空型钢混凝土构件的数值模型,探讨了各个阶段的混凝土、钢筋、型钢的应力情况及位移变形情况,研究钢筋混凝土、型钢混凝土和中空型钢混凝构件受力机理的异同点。通过对8个型钢混凝土构件的数值模拟,以型钢的约束范围、高宽比、含钢率、型钢形式为研究参数,研究了型钢尺寸形状变化对型钢混凝土构件抗扭性能的影响。本文基于传统的强度叠加原理,考虑了型钢和混凝土之间的相互作用,提出了新的叠加方法,以中空的矩形型钢混凝土构件为对比构件,通过研究12个构件的有限元数值模型,验证了新的叠加方法的有效性和准确性。以数值模型分析结果为基础,结合相关抗扭承载力理论,理论推导了中空和中密型钢混凝土构件的开裂扭矩、极限扭矩的计算公式。基于变角空间桁架模型和强度叠加原理,通过对模型数据回归分析,考虑型钢和混凝土之间的相互作用,首次计算得到了修正系数,提高了公式的计算精度,通过和试验构件对比,初步验证了这一公式的正确性。

关键词：型钢混凝土有限元分析抗扭性能强度叠加原理开裂扭矩极限扭矩

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复合受力下钢筋混凝土异形柱的抗扭性能研究

复合受力下钢筋混凝土异形柱的抗扭性能研究

作者：何叶华侨大学

学位级别：硕士

异形柱结构在水平荷载作用下，由于结构的不对称性、偶然偏心荷载等因素的影响，结构中的异形柱可能会处于压、弯、剪、扭的复合受力状态。目前，有关压弯剪扭共同作用下异形柱的抗扭性能研究未见文献报道，国家标准《混凝土结构设计规... 详细信息

异形柱结构在水平荷载作用下，由于结构的不对称性、偶然偏心荷载等因素的影响，结构中的异形柱可能会处于压、弯、剪、扭的复合受力状态。目前，有关压弯剪扭共同作用下异形柱的抗扭性能研究未见文献报道，国家标准《混凝土结构设计规范(GB50010-2010)》和行业标准《混凝土异形柱结构技术规程(JGJ149-2006)》均未给出有关异形柱受扭的设计方法。随着异形柱结构的推广应用，积极开展异形柱在复合受力情况下的抗扭性能研究是必要的。本文进行了6根钢筋混凝土异形柱在压弯剪扭复合受力下抗扭性能的试验研究，其中钢筋混凝土L形柱1根，T形柱4根，十字形柱1根，分析了轴压比、扭剪比、截面形状对异形柱抗扭性能的影响。此处，扭剪比指异形柱受扭破坏时所承受的扭矩与剪力和肢厚乘积的比值。试验结果表明：(1)压弯剪扭复合作用下钢筋混凝土T形柱的抗扭性能随轴压比的增加而提升。轴压比为0.314的T形柱比轴压比为0.114的T形柱的极限扭矩提高了203.8%，极限扭转角提高了41.7%。(2)当轴压比相同时，随着扭剪比的增加，钢筋混凝土T形柱的抗扭性能有所提升。扭剪比为4.02的T形柱比扭剪比为1.71的T形柱的开裂扭矩提高了85.7%，极限扭矩提高了62.9%，极限扭转角提高了112.5%。(3)截面形状对钢筋混凝土异形柱的开裂扭矩、极限扭矩的影响规律较复杂，开裂扭矩的大小变化顺序为十字形柱> L形柱>T形柱。极限扭矩的大小变化顺序为：十字形柱>T形柱>L形柱。利用有限元软件ANSYS建立了压扭和压弯剪扭作用下钢筋混凝土异形柱抗扭性能的数值分析模型。通过与试验结果比较并反复试算，建议了异形柱压扭和压弯剪扭性能有限元数值模拟的合适模型分析参数。数值模拟结果表明，本文建立的有限元模型能够较准确的模拟压扭作用下和压弯剪扭作用下异形柱的开裂扭矩、极限扭矩和扭矩-扭转角曲线的上升段，对扭矩-扭转角全过程曲线（特别是下降段）的模拟还有待进一步研究。在数值模拟计算结果的基础上，利用有限元数值分析模型较系统地分析了轴压比、配筋率、截面尺寸及箍筋间距对压扭作用下的异形柱抗扭性能的影响。建立了L形柱、T形柱和十字形柱的扭转截面系数Wt和相当极惯性矩I t的简化计算方法。运用有限元数值模型对8种截面尺寸、5种轴压比、3种配筋率和3种箍筋间距共360种工况的压扭作用下L形柱的极限扭矩进行计算，利用统计分析软件SPSS对360种工况的计算结果进行回归，给出压扭作用下L形柱极限扭矩的实用计算公式。

关键词：钢筋混凝土异形柱抗扭性能复合受力实用计算公式

钢筋混凝土双向压弯剪构件在单调扭矩作用下抗扭性能的研究

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建筑结构学报 1996年第1期17卷 29-39页

作者：林咏梅周小真张连德西安建筑科技大学青岛建筑工程学院

本文根据作者所做的七个构件的试验结果，研究了钢筋混凝土双向压弯剪构件在单调扭矩作用下的抗扭性能，内容包括构件的破坏形态、强度、抗扭强度实用计算方法及影响抗扭强度的因素。此项研究为反复扭矩作用下的双向压弯剪构件性能的研... 详细信息

本文根据作者所做的七个构件的试验结果，研究了钢筋混凝土双向压弯剪构件在单调扭矩作用下的抗扭性能，内容包括构件的破坏形态、强度、抗扭强度实用计算方法及影响抗扭强度的因素。此项研究为反复扭矩作用下的双向压弯剪构件性能的研究打下了基础。

关键词：钢筋混凝土压弯剪构件扭矩抗扭性能

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受纯扭钢筋混凝土矩形截面梁中混凝土的抗扭性能

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福州大学学报(自然科学版) 1984年第4期 96-107+135-136页

作者：金昕洪敦枢福州大学土建系

本文通过对一批受纯扭矩形截面素混凝土及钢筋混凝土梁试验结果的分析，论述了混凝土的抗扭性能．并对受纯扭的钢筋混凝土矩形截面梁的强度计算提出一建议公式，经验算与试验结果符合程度较好．

关键词：纯扭纵筋箍筋钢筋抗扭性能极限扭矩斜弯破坏构件截面抗扭能力结构构件受扭构件斜裂缝开裂扭矩增强材料钢筋混凝土

型钢混凝土压扭构件在不同影响因素下的抗扭性能研究

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工程建设 2017年第8期49卷 1-6页

作者：赵羽裳刘继明刘玉琴台金旭李得生青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033

为了研究型钢混凝土复合受力状态的受力性能,探讨了各影响因素对型钢混凝土受扭构件承载能力和变形能力的影响。利用非线性有限元软件ABAQUS建立10根型钢混凝土的构件模型,从轴压比、箍筋间距、型钢尺寸、型钢形式四个主要方面分析型钢... 详细信息

为了研究型钢混凝土复合受力状态的受力性能,探讨了各影响因素对型钢混凝土受扭构件承载能力和变形能力的影响。利用非线性有限元软件ABAQUS建立10根型钢混凝土的构件模型,从轴压比、箍筋间距、型钢尺寸、型钢形式四个主要方面分析型钢混凝土压扭构件在不同影响因素下的抗扭性能。通过有限元分析结果得出构件的强度和变形能力,及各影响因素对型钢混凝土压扭构件抗扭性能的影响。

关键词：型钢混凝土压扭有限元模型抗扭性能

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波形钢腹板箱梁的抗扭性能分析

特种结构 2016年第1期33卷 45-52页

作者：刘彦冰丁汉山邯郸市规划设计院东南大学土木工程学院

本文根据箱形梁理论,并结合波形钢腹板箱梁的力学特性,通过算例分析了波形钢腹板箱梁在偏心荷载下的约束扭转应力和畸变翘曲正应力。分析结果表明:在偏载下,扭转约束剪应力和畸变翘曲正应力都不可忽略,且畸变对翘曲正应力的影响明显大... 详细信息

本文根据箱形梁理论,并结合波形钢腹板箱梁的力学特性,通过算例分析了波形钢腹板箱梁在偏心荷载下的约束扭转应力和畸变翘曲正应力。分析结果表明:在偏载下,扭转约束剪应力和畸变翘曲正应力都不可忽略,且畸变对翘曲正应力的影响明显大于约束扭转;在集中扭矩下,波形钢腹板曲线箱梁的弯扭耦合作用明显;波形钢腹板箱梁的畸变翘曲刚度和横向框架刚度相对普通混凝土箱梁都较低,波形钢腹板箱梁畸变翘曲正应力大于普通混凝土箱梁畸变翘曲正应力。

关键词：波形钢腹板箱梁抗扭性能约束扭转应力畸变

加劲肋对波形钢腹板组合箱梁的抗扭性能影响研究

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钢结构 2018年第12期33卷 82-88,17页

作者：唐杨重庆交通大学土木工程学院重庆400074 重庆交通大学山区桥梁与隧道工程国家重点实验室培育基地重庆400074

通过MIDAS FEA建立波形钢腹板组合箱梁的有限元模型,研究了加劲肋的宽度、厚度、布置的数量以及布置方式对波形钢腹板组合箱梁抗扭性能的影响。结果表明:波形钢腹板插入加劲肋可以对波形钢腹板组合箱梁的抗扭性能有较大提高;增大加劲肋... 详细信息

通过MIDAS FEA建立波形钢腹板组合箱梁的有限元模型,研究了加劲肋的宽度、厚度、布置的数量以及布置方式对波形钢腹板组合箱梁抗扭性能的影响。结果表明:波形钢腹板插入加劲肋可以对波形钢腹板组合箱梁的抗扭性能有较大提高;增大加劲肋的板厚、板宽以及增大加劲肋布置的数量可以提高波形钢腹板组合箱梁的抗扭性能;相同宽度、高度、厚度的波形钢腹板加劲肋,采用双面布置会降低波形钢腹板组合箱梁的抗扭性能。

关键词：波形钢腹板组合箱梁加劲肋抗扭性能宽度厚度数量布置方式

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波形钢腹板数量对组合箱梁抗扭性能的影响研究

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特种结构 2018年第6期35卷 14-20页

作者：唐杨唐卫国田俊国重庆交通大学土木工程学院国网湖北省电力有限公司五峰县供电公司

为了研究波形钢腹板的数量对波形钢腹板组合箱梁抗扭性能的影响,首先以波形钢腹板的数量为唯一变量,依据《公路波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥设计规范》(DB41/T 643-2010)建立波形钢腹板组合箱梁桥对比模型,对箱梁的抗扭性能进行理论分... 详细信息

为了研究波形钢腹板的数量对波形钢腹板组合箱梁抗扭性能的影响,首先以波形钢腹板的数量为唯一变量,依据《公路波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥设计规范》(DB41/T 643-2010)建立波形钢腹板组合箱梁桥对比模型,对箱梁的抗扭性能进行理论分析,然后以卫河大桥为工程背景,建立实桥模型,对比研究实桥结构单箱单室箱梁与单箱三室箱梁的抗扭性能。理论模型分析中,随着波形钢腹板数量的增加,波形钢腹板组合箱梁的扭转正应力和扭转挠度均有一定程度的下降;实桥的扭转分析显示,偏心汽车荷载作用下,波形钢腹板连续箱梁桥的扭转正应力下降约25%,而扭转挠度下降不太明显。综合以上分析,增加波形钢腹板的数量可以在一定程度上提高波形钢腹板组合箱梁的抗扭性能。

关键词：波形钢腹板组合箱梁单箱多室抗扭性能扭转正应力扭转挠度