文档介绍：中南大学
博士学位论文
圆钢管混凝土结构受力性能与设计方法研究
姓名:丁发兴
申请学位级别:博士
专业:结构工程
指导教师:余志武
20060601
摘要本文对常温和高温鹪下圆钢管混凝土结构受力性能进行深入的理论分析和试验研究,提出了常温和高温下混凝土多轴强度准则和本构关系,探讨了常温和高温下圆钢管混凝土轴压短柱的受力机理,开展了常温下钢管混凝土偏压柱受力性能理论分析,进行了常温下钢管混凝土试件受力性能试验研究,建立了常温和高温鹪下钢管混凝土结构非线性有限元分析方法,进行了火灾下钢管混凝土结构数值仿真分析。⒊。基于两个基本假定,提出损伤泊松比的概念,应用损伤力学理论和最小耗能原理,建立混凝土在多轴应力状态下强度准则的一般形式并揭示混凝土的破坏机理,初步确定损伤泊松比的表达式;对各种强度等级混凝土的单轴力学性能试验研究资料进行分析,、损伤演变方程、;在混凝土三轴应力Ρ涔叵档幕∩希岢隽嘶炷林岫猿迫崾苎褂αΓΡ涔叵担其中峰值应力点泊松比的取值反映了损伤泊松比的思想。⒊N潞透呶孪赂止芑炷林嵫沟苄匀ü谭治隼砺郏沂靖止芑炷轴压套箍约束作用机理。,基于连续介质力学,采用钢管混凝土同心圆柱体力学模型,建立常温和高温下钢管混凝土弹塑性全过程分析理论,编制非线性计算程序;通过对常温下的钢管混凝土轴压受力机理分析,指出钢管在纵向初应力作用下将降低钢管对混凝土的套箍约束作用,钢管套箍混凝土将套箍约束作用发挥⒊N孪赂止芑炷林嵫埂⒋客浜推怪性亓捅湫问涤眉扑愎剑惶出常温下钢管混凝土组合截面轴力Ρ涔叵岛椭崃Γ渚兀使叵凳涤眉扑惴椒合称钢管混凝土组合截面实用计算方法基于钢管混凝土弹塑性全过程分析理论,确立钢管混凝土拉压数值本构关系,建立组合抗压刚度和轴压极限承载力实用计算公式,:基于平截面假设,,建立组合抗弯刚度、,提出轴力渚曲率关系实用计算方法;利用基于部分正弦曲线的模型柱法对钢管混凝土轴压中长柱和偏压柱ǖ榷送渚睾筒坏榷送渚进行全过程分析,建立钢管混凝土偏压柱承载力实用计算公式。主要研究内容如下:至最大,但轴压刚度较小。
龀N孪赂止芑炷潦约芰π阅艿氖匝檠芯浚教制涫芰π阅懿⒀证本文计算理论和方法的正确性。试验包括根钢管混凝土轴压短柱试件、龈止芑炷链客涫约个钢管混凝土偏压柱试件;探讨了各种试件的承载力、荷载湫吻吆秃稍兀嵯虮湫蜗凳线的变化规律:结合其他学者试验结果。共龈止芑炷潦约Q橹ち说苄匀过程分析理论、分层法和模型柱法及各实用计算公式和实用计算方法的正确性。⒊N潞透呶火灾赂止芑炷两峁狗窍咝杂邢拊<;基于连续介质力学,,通过调整截面形心应变和曲率,使梁端内外力平衡,完善了火灾下分层梁材料非线性分析理论;编制程序,并用常温和高温下钢管混凝土构件、结构和钢筋混凝土构件等大量试验结果进行了验证,计算结果与试验结果吻合较好:本程序反映了火灾下钢管混凝土结构的约束套箍作用和温度一荷载历史,具有计算功能强和效率高的优点。捎肗邢拊3绦颍辛嘶鹪窒伦愠吒止芑炷恋ブ⒏纸罨炷土矩形粱和钢管混凝土柱纸罨炷罷梁框架结构抗火性能的数值仿真分析。探讨了火灾下钢管混凝土单柱初始缺陷、轴压比、混凝土强度、钢材强度、含钢率和钢管外径对抗火性能的影响,考察了三面受火钢筋混凝土简支梁的抗火性能,分析了钢管混凝土柱纸罨炷罷梁框架结构在各楼层火灾下的抗火性能。分析结果表明:本文分析的局部楼层火灾下钢管混凝土框架结构最薄弱环节为底层钢管混凝土中柱,表现为中柱承载力降低而失稳破坏;由于内力重分布的影响,框架柱的抗火性能要优于相同初始荷载下两端固支单柱的抗火性能,但火灾下钢管混凝土框架柱仍需迸行防火处理。关键词:钢管混凝土,高温,火灾,强度准则,本构关系,非线性,有限元,承载力,计算方法Ⅱ
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