钢板-既有砖砌体组合短柱轴心受压性能试验与理论研究

摘要

随着我国城市化进程的加快，越来越多的砌体房屋面临修复、加固和改造。作为一种新型的加固改造方法，钢板-既有砖砌体组合加固改造技术具有施工便捷、节省空间、共同工作性能好等优点。
　　 本文采用理论分析与试验相结合的方法，对钢板-既有砖砌体组合短柱轴心受压性能进行研究。本次试验共进行了6根钢板-既有砖砌体组合短柱的静载试验，粘结材料均采用结构胶，分别考虑了钢板厚度和螺栓间距两个因素的影响，分析了组合柱的破坏过程与形态、承载力、荷载-应变曲线、钢板的横向和纵向应变分布以及螺栓应变发展的规律和特点。试验结果表明:钢板出现局部屈曲失稳和组合柱的极限状态破坏是受压过程中的两个关键节点;随着钢板厚度增加、螺栓间距的减小，钢板屈曲临界应力、组合柱的承载力和延性均增大;设置对拉螺栓可较大地改善组合柱的力学性能;钢板厚度较大的组合柱，外包钢板几乎不出现弹性屈曲失稳。
　　 根据组合柱轴心受压下的工作机理，钢板局部屈曲临界应力和组合柱极限承载力是设计需要的重要参数，本文分别计算:(1)有侧向粘结的钢板弹性屈曲临界应力，计算中应用能量原理并考虑非加载边为弹性约束;(2)极限承载力由两部分叠加:修正约束模型下砌体的极限承载力、钢板在考虑焊接残余应力和屈曲后强度的极限承载力。
　　 最后，采用有限元软件ABAQUS对组合柱轴心受压性能进行数值模拟。首先基于试验结果和模拟结果的比较，对有限元分析模型进行修正;然后进行参数分析，得出钢板厚度、钢材强度、砌体强度、螺栓间距对钢板-既有砖砌体组合柱受压性能的影响规律，为设计参数的选取提供理论支撑。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 砌体结构概述

1．2 砌体结构的加固改造现状

1．2．1 引言

1．2．2 砌体结构加固改造的方法

1．3 钢板-既有砖砌体组合托换技术

1．4 国内外研究现状

1．4．1 本项目组以外的研究

1．4．2 本项目组的研究成果

1．5 本文的主要内容

第二章 试验设计

2．1 试件设计与制作

2．1．1 试件参数的确定

2．1．2 试验材料的力学性能

2．1．3 试件的制作

2．2 加载和量测方案

2．2．1 加载方式

2．2．2 测点布置

第三章 试验结果及分析

3．1 试验现象

3．1．1 试验过程描述

3．1．2 破坏形态描述

3．2 试验结果分析

3．2．1 荷载-整体轴向应变曲线

3．2．2 外包钢板的纵向应变

3．2．3 外包钢板的横向应变

3．2．4 其他测试内容

3．3 本章小结

第四章 钢板-既有砖砌体组合柱轴压受力性能理论研究

4．1 组合短柱的工作机理

4．2 外包钢板的局部屈曲性能

4．2．1 局部屈曲问题的提出

4．2．2 数学模型的建立

4．2．3 侧向粘结约束下钢板的单向屈曲临界应力

4．3 极限承载力分析

4．3．1 外包钢板围箍砌体的约束模型

4．3．2 砌体极限承载力计算

4．3．3 钢板极限承载力计算

4．3．4 组合柱极限承载力

4．4 本章小结

第五章 钢板-既有砖砌体组合柱的有限元分析

5．1 钢板-既有砖砌体组合短柱相关有限元研究

5．1．1 有限元法在砌体结构中的应用

5．1．2 有限元法在钢管混凝土研究中的应用

5．2 建立ABAQUS有限元模型

5．2．1 砌体的本构模型

5．2．2 钢材的本构模型

5．2．3 单元选取与网格划分

5．2．4 界面的模拟

5．2．5 边界条件与加载方式

5．3 模型的可靠性验证

5．3．1 破坏形态的验证

5．3．2 荷载-应变曲线的验证

5．4 基于有限元模型的分析

5．4．1 砌体、钢板及螺栓的应力应变

5．4．2 参数分析

5．5 本章小结

第六章 结论和展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

在校发表论文

致谢