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目前,关于钢管混凝土力学性能的研究较多,研究表明,混凝土是率相关性材料,因此在研究钢管混凝土构件的动力性能时,不能忽略应变率对核心混凝土的影响。 基于钢管混凝土构件及混凝土本构关系的研究现状,本文开展了以下几个方面的工作: 第一章首先分析了国内外钢管混凝土和混凝土动态本构关系的研究现状,提出了研究钢管混凝土动态性能及其约束的核心混凝土率型本构关系的必要性。 第二章进行了钢管混凝土柱和空钢管的一维动态力学性能试验,通过试验研究了钢管混凝土柱和空钢管的破坏形态,工作机理。然后研究了应变率对钢管混凝土组合柱轴压力学性能的影响,以及在相同应变率下,混凝土强度、套箍率对钢管混凝土组合柱极限承载力和延性的影响。并结合试验结果,通过回归分析,提出了考虑应变率效应的钢管混凝土轴压动态承载力公式。 第三章通过参数分析和对试验结果的回归分析,在静态本构关系的基础上引入应变率的影响,采用提高系数的方法构造了钢管约束的核心混凝土率型本构关系模型。基于提出的核心混凝土率型本构关系模型,进行了钢管混凝土构件在不同应变率作用下的有限元分析,与试验结果进行了对比。并利用有限元软件ABAQUS,完成了钢管混凝土柱考虑加载速率的水平反复荷载作用下的抗震性能研究,并对构件的滞回性能、耗能能力、延性性能等方面进行了分析。 第四章简要介绍了钢管聚丙烯纤维砂浆短柱的一维动态力学性能的试验研究情况,根据试验研究结果,分析了应变率和径厚比对组合柱极限承载力的影响,并分析了应变率对构件初始弹性模量、峰值荷载对应的应变、横向变形系数等变形特性的影响,以及在相同应变率时,径厚比对构件的初始弹性模量、峰值荷载对应的应变等变形特性的影响。最后与钢管混凝土的极限承载力和泊松比的率敏感性进行了对比分析,并提出了实际应用中把聚丙烯纤维砂浆加入到钢管中使二者共同作用时,应加入膨胀剂,使钢管的套箍作用得以充分发挥。