薄壁钢-混凝土组合构件静力性能研究

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该文的研究对象主要是薄壁钢管混凝土短柱、长柱及节点的静力工作性能.具体内容如下:(1)对薄壁钢管混凝土短柱进行了理论分析,并对圆形钢管的临界径厚比和方形钢管的临界宽厚比进行了界定.根据钢管与混凝土的相互作用关系,假定钢管条形单元为支撑在弹性地基上的压杆,从而推导出填有混凝土的圆形钢管不发生局部屈曲的临界径厚比.将方形钢管混凝土柱截面划分为不同的应力区域,得到薄壁钢板与混凝土的相容关系,进而推出方形钢管不发生局部屈曲的临界宽厚比.同时还对圆形、方形及八边形薄壁钢管混凝土短柱的荷载位移关系进行了全过程模拟.(2)提出了薄壁钢管混凝土长柱的承载力计算方法,并考虑了钢板局部屈曲、初始弯曲和二阶效应的影响.假定长柱的弯曲塑性变形主要集中在柱的中部,而其它截面仍然为弹性变形,同时考虑了钢管及混凝土的非线性性能.(3)对薄壁钢管混凝土长柱进行了轴心受压和偏心受压试验研究.采用方形及八边形两种截面类型,共14个试件.试验考察了钢管宽厚比、长细比、偏心率及混凝土强度对长柱极限承载力的影响.(4)采用ANSYS通用程序对薄壁钢管混凝土长柱进行了有限元分析.在Cast iron自定义材料中引入混凝土的单轴受压、受拉应力应变关系,定义了外包薄壁钢板的组合梁单元模型.(5)对方形及八边形薄壁钢管混凝土柱与组合梁节点进行了试验研究,并进行了有限元模拟.试验考察了节点的锚固形式对承载力及延性性能的影响,为今后改进节点形式提供了依据.对复杂的节点形式进行有限元分析,并与试验结果进行对比,可为节点的设计提供参考.
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