圆端形钢管混凝土轴压试验研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 10次 | 上传用户:yin2002cn2008
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在现在高速发展的社会里,建筑行业的发展也日新月异。而钢管混凝土这种新型构件也逐渐发展起来。钢管混凝土是在钢管中浇灌混凝土的组合结构,这种组合结构结合了钢材和混凝土两者的特性,能充分发挥两者的优点。本文主要研究圆端形钢管混凝土,所谓圆端形即由两段圆弧和两段直线连接组成的截面形式。圆端形钢管混凝土不仅具有承载力高、塑性韧性好、耐火性能好、施工方便、造价低的优点,还具有以下优点:(1)圆端形钢管混凝土具有良好的外部造型,能满足建筑美学的要求(2)圆端形钢管混凝土具有自己的强轴和弱轴,相同截面面积的圆端形钢管混凝土相比圆形钢管混凝土,圆端形钢管混凝土在强轴方向具有更大抗弯能力,因而对于单轴抗弯的构件,采用圆端形钢管混凝土能够降低造价(3)圆端形钢管混凝土的圆弧段相比其他截面形式的钢管混凝土更光滑,能有效的抵抗流水或其他液体的冲击,例如在跨河跨江的大桥中,采用圆端形钢管混凝土做成的桥墩能减少流水的冲击荷载,延长桥墩的使用寿命(4)圆端形钢管混凝土在强轴方向具有较强的稳定性。本文根据后湖大桥中圆端形钢管混凝土柱制作试验构件展开以下几个工作的研究:(1)通过试验的方法及ansys建模分析的方法对圆端形钢管混凝土构件轴压机理进行受力全过程分析,分析钢管混凝土受力过程中的破坏形态,分析其应力分布规律。(2)利用试验的方法分析圆端形钢管混凝土在轴压荷载作用下同一截面不同点应力大小关系及在同一竖向轴线上不同截面的点的应力大小关系并与ansys建模结果对比分析。(3)利用统一理论的方法,推导出圆端形钢管混凝土轴压柱承载力实用计算公式;利用环向受力理论计算出圆端形钢管混凝土环向应力在圆弧段与直线段的比值,画出其环向应力图形并与试验结果对比分析。(4)利用试验的方法确定圆端形钢管混凝土柱极限承载力并与理论计算结果进行对比分析。本文以试验为基础,通过理论计算及有限元对圆端形构件进行对比分析,得出的结论如下:(1)圆端形钢管混凝土在轴压荷载作用下,在同一截面中,圆弧最外端的纵向及环向应力较大,圆弧与直线接触处次之,直线段最小。(2)在圆端形钢管混凝土理论计算中,我国福建省工程建筑标准DBJ13-51-2003规程对圆端形钢管混凝土极限承载力的计算结果与试验数值最接近,EC4规程次之,美国钢结构协会提出的AISC-LRFD设计规程和AISC规程的计算结果与试验结果相差较大。(3)利用有限元分析软件ansys对圆端形钢管混凝土进行建模分析,分析其荷载应变曲线,通过与试验曲线进行对比分析,两条曲线基本吻合,即利用有限元分析软件模拟圆端形钢管混凝土构件是可行的。(4)利用统一理论的原理,推导出圆端形钢管混凝土极限承载力计算公式与试验数据及有限元模拟数据基本相同,对于工程实际具有一定的参考作用。
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