多次侧向冲击下方钢管混凝土柱力学性能研究

来源 :西京学院 | 被引量 : 1次 | 上传用户:fox007138
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
钢管混凝土在静态和动态荷载方面具有优异的力学性能,适应大跨度、高差大和重荷的现代结构的要求,因此经常被用于高层建筑和桥梁等结构。在钢管混凝土柱的服役期限内,可能会反复受到低速冲击,而且相对来说不止一次,大概率会因多次冲击而失去承载能力,对人员和财产构成严重威胁。因而,对钢管混凝土柱在反复侧向冲击下的动力响应、剩余承载力和冲后损伤评估进行分析,用于指导钢管混凝土结构的抗冲击设计,本文采用ABAQUS软件研究方钢管混凝土柱的多次侧向冲击,具体如下:(1)建立了反复五次侧向冲击的方钢管混凝土柱的有限元模型,根据现有的钢管混凝土的落锤冲击试验、剩余承载力试验和钢构件反复冲击试验进行对比验证。其中,ABAQUS/Explicit的重启动方法被用来计算冲后受损柱的残余承载力,考虑到冲击荷载期间的应变率以及钢和混凝土的相互接触关系的影响。验证包括破坏模态、冲击力曲线和位移时间曲线,试验结果与有限元分析结果一致。结果表明,有限元模型可以准确有效地模拟方形钢管混凝土柱在多次侧向冲击荷载作用下的动态响应。(2)为研究不同强度不同材料动态力学本构模型差异的影响,建立了方钢管混凝土柱在单次侧向冲击荷载下的有限元模型。构建的模型考虑不同钢材动态本构模型和混凝土动态本构模型的影响,分别对方钢管混凝土柱的抗冲击性能进行有限元分析,分别对推演模型的适用性进行了探讨和对比分析。(3)采用建立的有限元模型对方钢管混凝土柱在多次侧向冲击荷载下的工作机理进行了分析。分析内容主要包括梁的冲击过程、内力发展和分布、破坏模态、截面抗弯承载力和耗能能力等,以及冲击次数对方钢管混凝土柱冲击力和跨中挠度的影响。结果表明,在对方形钢管混凝土柱进行连续五次侧向冲击后,其冲击力响应与单次侧向冲击下的相似。试件的破坏模态主要呈现出整体受弯破坏,随着冲击次数的增加,撞击处两侧局部屈曲愈加明显。(4)对影响多次侧向冲击方钢管混凝土柱动力响应的参数进行参数分析。12个影响参数包括高敏感性参数:钢材强度、含钢率、截面尺寸、跨高比、冲击能、动量、冲击位置和轴压荷载比等以及低敏感性参数:混凝土强度、截面形状和落锤几何形状,分析不同冲击参数和自身材料参数对冲击力、位移、破坏模式和动态抗弯承载力的影响。基于参数化分析的结果,提出了一种计算方钢管混凝土柱受反复侧向冲击的动态抗弯承载力的简化计算方法,该简化设计方法与有限元结果的偏差在20%以内。(5)对影响受损方钢管混凝土柱反复侧向冲击后剩余承载力的敏感参数进行参数化分析。涉及的参数包括钢材强度、截面含钢率、截面尺寸、跨高比、冲击能、动量、冲击位置和轴压荷载比等,分析了各参数对残余承载力的影响,并通过回归分析确定了受损柱的残余承载力,公式是包括冲击次数和8个影响参数的函数,提出的简化公式与数值结果吻合良好。
其他文献
钢纤维混凝土(SFRC)的抗拉和抗弯强度高、断裂韧性好,可以满足一些特殊复杂工程的需要。为研究钢纤维混凝土的力学性能及结构失稳的前兆特征,本文针对实际工程中混凝土结构的基本损伤变形形式,通过单轴压缩、劈裂抗拉和断裂韧性试验,并借助电阻率法、声发射(AE)技术和数字图像相关法(DIC)对钢纤维混凝土的损伤演化表征进行了研究,得到了钢纤维混凝土的临界破坏信号特征。主要研究内容和结论如下:(1)监测了单
学位
报纸
钢管混凝土(CFST)柱由于其性价比、优异的延展性和耐火性而被用于土木工程。然而,冻融环境下钢管局部腐蚀钢管混凝土柱的性能问题,阻碍了在实践中的广泛运用。本文重点研究冻融环境下钢管局部腐蚀的圆形钢管混凝土短柱,对其轴压力学性能研究和变化规律进行研究,根据之前研究的建议,试件钢管的局部腐蚀以人工缺口模拟。本试验共设计168个试件,其中6根无局部腐蚀和冻融循环的圆钢管混凝土试件,36根圆钢管混凝土试件
学位
碾压混凝土是水利工程中应用较多的材料之一,为充分利用我国西北地区水能资源,碾压混凝土大坝正在西部严寒地区相继规划建设,但西部地区的地形比较复杂,且气候也比较恶劣,还时常会发生地震、泥石流等自然灾害,外部的荷载及低温恶劣环境对大坝的安全和稳定造成了很大的影响。为此,开展冲击荷载作用下低温饱水碾压混凝土的动态力学特性试验研究具有重要意义。本文通过动态压缩试验、动态劈裂试验和碎块筛分试验,对力学特性、破
学位
高强混凝土(High Strength Concrete,简称HSC)具有强度高、渗透性小、耐久性好、变形小等优点,在工程实践中,能充分发挥这些优势,满足大跨度、大空间、超高层建筑的发展需求,并能减小构件截面,节约原材料,从而降低工程成本,满足节能减排和可持续发展的战略要求。然而,工程结构在使用过程中会面临火灾的威胁,故有必要对HSC的高温性能开展相关研究,同时,为了研究纤维对HSC改善性能的影响
学位
报纸
混凝土在寒冷地区往往会发生冻融,而这也正是混凝土被破坏的主要原因。因此,混凝土本身所具有的抗冻融性能不仅是寒冷地区混凝土耐久特性的关键评价指标之一,而且也是水工混凝土研究的热点课题。利用相变材料的热量补偿缓解水泥基材料内部水结冰,从而达到改善水泥基材料抗冻性的目的,将对延长水工结构混凝土的使用寿命有重要意义。本文在水工混凝土中掺加不同相变温度(5℃和-5℃)和不同含量(0%、5%和10%)的微胶囊
学位
青藏高原是全球高海拔多年冻土的典型代表,也是我国高寒漠境盐渍土的主要分布区。在高频冻融、高强辐射的循环作用下,盐渍(化)冻土兼具冻土冻胀融沉以及盐渍土盐胀溶蚀的双重特性,常引发热融滑塌、盐湖溃决等次生地质灾害和道路翻浆、管道腐蚀、桩基开裂等工程结构病害,给该地区的生态环境保护与工程安全运营带来了极大的隐患。尤其是近些年来,随着全球气候的不断升温,多年冻土退化进程加剧,冻土生态环境发生了极大的改变,
学位
监测预警是地质灾害防治的主要手段,监测是预警的基础,预警是监测的目的。近年来,国内外学者对边坡监测预警的方法进行了深入研究,取得了大量的研究成果。但总体来说,现有预警模型存在考虑因素单一、预警时间较短难以提供充足的人员撤离时间及没有充分考虑边坡变形过程三大问题,难以取得较好的预警效果。因此已有研究成果难以有效完成地质灾害“什么时间可能发生”、“力争实现提前24小时预警”的任务。基于此,本论文系统总
学位
随着国家“十四五”规划与“双碳”战略的部署,推动绿色低碳发展、促进生态文明建设已成为当前社会发展的主题。在国家政策的鼓励与引导下,以高速公路与高速铁路为代表的现代化交通设施将大量兴建。黄土广泛分布于西北、华北及东北等地区,其特有的多孔隙、弱胶结、欠压密等结构形式导致土体具有湿陷性、崩解性及溶蚀性,给工程建设提出了难题。纤维加筋法具有经济、环保及耐久等特点。该方法主要通过在土体中添加一定质量的纤维而
学位