圆中空夹层钢管RPC柱轴压及其节点的力学性能研究

摘要

在国内外圆中空夹层钢管混凝土轴心受压柱研究的基础上，对13根圆中空夹层钢管活性粉末混凝土(CFDST)柱进行了轴心受压试验研究，变化参数主要为内钢管壁厚。运用有限元程序ABAQUS对部分试件的轴压过程进行了模拟分析，最后对比装配式新型卯榫节点和普通节点约束下圆中空夹层钢管活性粉末混凝土轴压力学性能。本文完成的主要工作有:
　　(1)概要介绍了圆中空夹层钢管混凝土研究进展及其优异的特性，指出圆中空夹层钢管活性粉末混凝土这种新型组合结构在工程建设中具有广阔的应用前景。总结了国内外圆中空夹层钢管混凝土的研究成果，并简要介绍了RPC的制备工艺和钢管混凝土节点的研究。
　　(2)制作完成了13根圆中空夹层钢管活性粉末混凝土轴心受压柱的试验，在试验中量测了柱的应变、位移，获得了极限承载力等重要数据。观察了圆中空夹层钢管活性粉末混凝土轴心受压柱的受力变化过程和破坏形态，获得了圆中空夹层钢管活性粉末混凝土轴心受压柱的荷载-应变，荷载-位移曲线，在原有圆中空夹层钢管混凝土承载力公式基础上建议了与内钢管径厚比有关的承载力公式。
　　(3)利用ABAQUS商业软件建立了圆中空夹层钢管活性粉末混凝土轴心受压柱的非线性有限元模型，用非线性有限元模型分析得到了圆中空夹层钢管活性粉末混凝土轴心受压柱的荷载-应变曲线及破坏时的应力云图，并与试验结果进行了比较分析。
　　(4)介绍了新型装配式卯榫节点的组成及装配方法，并从空心率、内钢管厚度、含钢率等方面比较了新型卯榫节点和普通节点约束下圆中空夹层钢管活性粉末混凝土短柱轴压的区别，对比了不同卯榫长度对新型节点承载力的影响，最后建立了偏心受压模型，分析了空心率对其的影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 钢管混凝土概述

1．1．1 钢管混凝土的发展概况

1．1．2 圆中空夹层钢管混凝土的特点

1．2 钢管混凝土柱的研究现状

1．2．1 实心钢管混凝土柱的研究现状

1．2．2 中空夹层钢管混凝土的研究现状

1．3 RPC在钢管混凝土中的应用

1．4 圆中空夹层钢管混凝土柱节点的研究概况

1．5 本文研究的主要内容

第2章 圆中空夹层钢管RPC短柱轴心受压试验研究

2．1 引言

2．2 试件设计与制作

2．2．1 试件基本参数

2．2．2 试验配合比及材料要求

2．2．3 试验柱的制作及养护

2．2．4 RPC材料力学性能

2．2．5 钢管材料力学性能

2．3 试验方案

2．3．1 试验仪器及装置

2．3．2 试验加载制度

2．3．3 试验测量方案

2．4 试验现象与试验结果分析

2．4．1 试验现象描述

2．4．2 中空钢管RPC轴压破坏形态与荷载-变形曲线特点

2．4．3 内钢管壁厚对圆中空夹层钢管混凝土的影响

2．4．4 承载力试验结果与理论计算

2．5 本章小结

第3章 圆中空夹层钢管RPC短柱轴压有限元分析

3．1 ABAQUS有限元软件介绍

3．2 材料的本构关系模型

3．2．1 钢材的本构关系模型

3．2．2 约束混凝土的本构关系模型

3．3 有限元建模

3．3．1 材料属性

3．3．2 接触面模型

3．3．3 边界条件和加载方式

3．3．4 网格划分和单元选取

3．3．5 有限元模型的验证

3．4 有限元模拟结果与试验结果对比

3．4．1 内钢管应力分布

3．4．2 荷载-应变曲线

3．4．3 计算承载力和试验承载力比较

3．5 本章小结

第4章 圆中空夹层钢管RPC节点受压研究

4．1 引言

4．2 新型RPC节点及轴压短柱

4．3 节点轴压有限元模型的建立

4．3．1 有限元模型

4．3．2 有限元结果分析

4．3．4 参数分析

4．3．5 结论分析

4．4 节点偏压有限元模型的建立

4．4．1 模型建立及计算结果

4．4．2 计算结果及结论分析

4．5 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间所发表的学术论文