自应力钢管混凝土收缩徐变对承载力的影响研究

摘要

自应力钢管混凝土的产生解决了普通钢管混凝土易脱空的缺点。自应力的存在，使在钢管约束下的核心混凝土加载前就处于三向受压状态，加载过程中钢管侧向约束作用得到充分发挥，使得自应力钢管混凝土的力学性能较普通钢管混凝土有所提高。
　　 与普通钢管混凝土一样，自应力钢管混凝土的徐变会对结构的力学性能产生一定影响。但由于自应力的存在，使得自应力钢管混凝土徐变的影响又不同于普通钢管混凝土，目前研究不够充分。
　　 本文以交通部西部交通建设项目《自应力钢管混凝土开发应用试验研究》(合同编号：200631881422)中的子题“自应力钢管混凝土收缩徐变对承载力的影响研究”为研究内容，开展了以下研究工作：
　　 ①在膨胀混凝土徐变试验的基础上，利用ANSYS中曲线拟合功能，得到适合膨胀混凝土徐变发展的本构关系；
　　 ②通过比较确定了合适的徐变计算模式，建立自应力钢管混凝土实体模型，在此基础上，对所编程序进行了试验数据及第三方程序验证，结果显示，ANSYS程序与试验结果及第三方程序吻合良好；
　　 ③对自应力钢管混凝土极限承载力计算方法进行了探讨，在已有钢材与混凝土本构关系的基础上，综合考虑自应力和徐变等因素的影响，确定新的钢材和混凝土的本构关系，分析自应力钢管混凝土构件的极限承载力；
　　 ④编制有限元计算程序，对自应力钢管混凝土轴压构件受力全过程进行了计算，计算结果表明，由于自应力的影响，自应力钢管混凝土柱的力学性能要比普通钢管混凝土柱优越，承载力在一定范围内随着自应力的增大而增加；
　　 ⑤对自应力钢管混凝土构件长期作用下的承载力性能进行了研究。建立自应力钢管混凝土轴心受压柱的长期荷载作用下的计算分析模型，修改了自应力钢管混凝土核心混凝土等效应力—应变关系，对徐变后的自应力钢管混凝土的轴压承载力进行了计算分析；
　　 ⑥进行了自应力大小、含钢率、混凝土强度等级等参数对徐变后自应力钢管混凝土轴压构件极限承载力影响研究。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪 论

1.1钢管混凝土的工作原理及特点

1.1.1钢管混凝土的原理

1.1.2钢管混凝土的特点

1.2钢管混凝土在工程中的应用

1.2.1钢管混凝土理论研究概况

1.2.2钢管混凝土在桥梁中的应用概况

1.2.3钢管混凝土的脱空

1.3自应力钢管混凝土研究现状

1.3.1自应力混凝土概述

1.3.2自应力钢管混凝土研究概况

1.4混凝土收缩徐变的研究

1.4.1普通混凝土收缩徐变的研究现状

1.4.2自应力混凝土收缩徐变的研究现状

1.5钢管混凝土的徐变及徐变计算模式

1.5.1钢管混凝土徐变

1.5.2混凝土徐变计算模式

1.6课题来源及主要研究工作

1.6.1课题来源

1.6.2主要研究内容

第二章　混凝土的收缩徐变理论

2.1混凝土收缩徐变的基本概念和特点

2.1.1混凝土收缩徐变的基本概念

2.1.2混凝土收缩徐变的性能特点

2.2混凝土收缩徐变机理分析

2.2.1混凝土的收缩机理

2.2.2混凝土的徐变机理

2.3混凝土收缩徐变的影响因素

2.3.1影响混凝土收缩的因素

2.3.2影响混凝土徐变的主要因素

2.4混凝土徐变计算理论

2.5混凝土徐变及收缩的表达式

2.5.1徐变系数、徐变度与徐变函数的定义

2.5.2混凝土收缩应变的表达式

2.6本章小结

第三章　自应力钢管混凝土的徐变计算

3.1试验简介

3.2徐变计算的基本假设和计算模型

3.2.1钢管混凝土徐变分析基本假设

3.2.2钢管混凝土徐变计算模型

3.3 ANSYS中徐变分析的材料非线性研究

3.3.1 ANSYS蠕变理论

3.3.2 ANSYS徐变材料的曲线拟合

3.3.3徐变方程选择和方程系数拟合

3.4徐变变形计算

3.4.1核心混凝土的初应力

3.4.2徐变系数的选用和计算方法

3.4.3自应力钢管混凝土构件徐变算例验证

3.4.4参数分析

3.5本章小结

第四章　自应力钢管混凝土构件承载力有限元分析基础

4.1自应力钢管混凝土长期承载力计算方法

4.2自应力钢管混凝土钢材与混凝土材料的本构关系

4.2.1钢材本构关系

4.2.2混凝土本构关系

4.3非线性分析算法及流程图

4.3.1非线性方程的解法

4.3.2收敛准则

4.3.3非线性计算流程图

4.4本章小结

第五章　徐变对自应力钢管混凝土轴压构件承载力影响分析

5.1有限元模型建立

5.1.1自应力混凝土钢管限制条件下的有限元理论模式

5.1.2有限元分析过程

5.1.3有限元分析收敛准则

5.1.4有限元模型的建立

5.2徐变对自应力钢管混凝土自应力影响的有限元分析

5.2.1考虑徐变的自应力理论计算公式

5.2.2考虑徐变的钢管混凝土自应力迭代计算法

5.2.3自应力钢管混凝土自应力的有限元计算

5.3徐变后自应力钢管混凝土构件承载力的有限元分析

5.3.1徐变后自应力钢管混凝土构件承载力计算流程图

5.3.2荷载-位移曲线

5.3.3荷载-位移曲线结果分析

5.4其他参数影响分析

5.4.1自应力大小徐变后自应力钢管混凝土承载力的影响

5.4.2含钢率对徐变后自应力钢管混凝土承载力的影响

5.5本章小结

第六章　结论与展望

6.1本文的主要工作和结论

6.2今后的展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及参与的项目