高強方鋼管高強混凝土軸壓中長柱力學性能研究

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1、分類號：學校代碼：10153UDC：密級：公開碩士學位論文高強方鋼管高強混凝土軸壓中長柱力學性能研究作者姓名：朱博文入學年份：2013年9月指導教師：李幗昌教授學科專業(yè)：結構工程申請學位：工學碩士所在單位：土木工程學院論文提交日期：2015年11月論文答辯日期：2015年12月學位授予日期：2016年01月答辯委員會主席：梁力教授答辯委員會組成：梁力張海霞許偉隋偉寧王占飛論文評閱人：王述紅許偉碩士研究生學位論文摘要I摘要隨著鋼管混凝土理論研究的成熟，其在工程領域已被較為廣泛地應用。方鋼管混凝土和圓鋼管混凝土相比，承

2、載力雖然沒有圓鋼管混凝土高，但由于其本身具有截面抗彎剛度大、節(jié)點構造簡單以及易于裝修等優(yōu)點，最近幾十年來國內外對方鋼管混凝土進行了大量的研究工作，實際工程中的應用也不斷增加。高強混凝土具有強度大、剛度大、耐久性好等優(yōu)點；高強鋼材不僅強度高而且具有良好的可焊性能和韌性，兩種材料的結合有著一加一大于二的效果。本文在高強方鋼管高強混凝土中長柱軸心受壓試驗研究的基礎上，運用合理的材料本構關系模型，利用ABAQUS建立高強方鋼管高強混凝土中長柱的模型；將有限元分析的結果同試驗結果對比分析，得到其破壞模式、應力-應變關系曲線、

3、荷載-跨中撓度關系曲線以及承載力隨長細比變化的關系曲線等等，在此基礎上進行構件的受力全過程分析，得出中長柱與長柱的界限長細比；深入研究構件在破壞過程中混凝土和鋼管的受力、變形以及約束力的變化特點，分析了含鋼率、混凝土和鋼材強度的變化對構件受力性能的影響；并研究高強方鋼管高強混凝土當中兩種材料的優(yōu)化組合問題；最后，對比分析了各國規(guī)范承載力計算公式應用于高強方鋼管高強混凝土中長柱的適用情況。研究結果表明，高強方鋼管高強混凝土中長柱的極限承載力隨長細比的加大呈現(xiàn)出下降的趨勢，高強方鋼管高強混凝土軸壓中長柱在發(fā)生彈性失穩(wěn)破

4、壞的界限長細比為85.45；改變核心混凝土強度造成改變穩(wěn)定系數的原因并非核心混凝土強度的改變，而是在于核心混凝土極限承載力所對應的極限應變的改變；核心混凝土強度等級對高強方鋼管高強混凝土軸壓構件初始剛度的影響不大，對極限承載力影響較大，可以較為明顯地改善構件的后期延性；鋼管屈服強度對構件的初始剛度和延性影響不大，對極限承載力影響較大；含鋼率的改變對初始剛度與極限承載力影響較為明顯；在一定范圍內，構件的極限承載力隨著含鋼率的增加而增加，有限元分析得到的最優(yōu)含鋼率為0.1159；利用各國規(guī)范計算高強方鋼管高強混凝土的計

5、算結果與實測值吻合良好，對于長細比較小的柱子，美國鋼結構協(xié)會規(guī)程（AISC）的計算精度最高；隨著長細比的增大，我國鋼管混凝土結構技術規(guī)范（GB50936-2014）計算出的結果與實測值吻合度最高；高強方鋼管高強混凝土當中兩種材料的優(yōu)化組合的依據的條件就是：高強鋼管的屈服應變小于核心混凝土的峰值應變。關鍵詞：高強方鋼管高強混凝土；有限單元法；試驗研究；軸心受壓中長柱；界限長細比摘要碩士研究生學位論文碩士研究生學位論文AbstractIIIAbstractWiththematurityofthetheoryresear

6、chofconcretefilledsteeltube(CFST),ithasbeenwidelyusedinthecivilengineering.Comparedwiththeroundconcretefilledsteeltube(RCFST),thesquareconcretefilledsteeltube(SCFST)doesn’thaveagoodbearingcapacityaswell.Butithasalotofadvantagessuchaslargecross-sectionbendingri

7、gidity,easytorepair,andsoon.Inrecentyears,theSCFSThasbeenstudiedinalotofresearchwork,andtheapplicationofitisincreasing.Highstrengthconcretehastheadvantagesofhighstrength,highrigidityandgooddurability.Highstrengthsteelhastheadvantagesofhighstrength,goodweldingp

8、erformanceandtoughness.Thecombinationofthetwomaterialshastheeffectofamplifyingtheeffectoftheindividual.BasedontheexperimentalstudyoftheHigh-strengthConcreteFilledHigh-strengthSteel