L形加肋钢管混凝土短柱轴压力学性能研究

摘要

本文通过轴压试验和有限元方法对普通及不同加肋方式的 L形钢管混凝土短柱进行了研究，通过分析试验及理论结果，选择出最优的纵向加劲肋设置方式。采用工程实际尺寸对最优加肋方式构件进行有限元建模并进行参数分析，最后建议了无肋的L形普通钢管混凝土短柱及设置纵向加劲肋的 L形加肋钢管混凝土短柱的轴压承载力简化计算公式。
　　本文主要的研究工作如下：
　　(1)对2根不设纵向加劲肋的和6根不同加劲肋设置方式的L形钢管混凝土短柱进行轴向加压试验，并对试验后的破坏形态及试验实际量测数据进行整理后得出的曲线进行对比。结果表明，设置纵向加劲肋可显著提高L形钢管混凝土短柱的极限承载力和延性，纵向加劲肋的不同设置方式对L形钢管混凝土短柱的轴压力学性能有一定影响。
　　(2)参考国内外学者对轴压状态下钢管混凝土构件的有限元建模方法，对8根L形（无肋、加肋）钢管混凝土柱进行ABAQUS建模和计算，通过试件屈曲形态及轴压全过程曲线的对比，证实了本文建模方法的正确性，并对8根试验试件进行了轴压工作机理分析。结果表明，设置纵向加劲肋有效改善了钢管边对混凝土的约束作用，间断加肋者的肋间间距越大，钢管对混凝土的约束越弱；在阴角处设置加劲肋能有效改善两阴角边对混凝土的约束作用，使得混凝土的纵向应力得到提升。
　　(3)考察不同加肋形式下的L形钢管混凝土轴压短柱的工作机理的异同，并结合试验及有限元分析结果、纵向加劲肋面积和工程施工的便利性等方面，从文中所设6种加肋方式中选出L形钢管混凝土轴压短柱的最优加肋方式。
　　(4)对L形钢管混凝土轴压短柱的无肋及最优加肋方式构件按照工程实际尺寸进行有限元建模，对比分析两者的屈曲形态、轴压全过程曲线、轴压过程各受力阶段的混凝土及钢管的应力分布云图和L形钢管各边对混凝土的侧向压应力大小，并对最优加肋L形钢管混凝土短柱进行变化混凝土强度、钢管壁厚、钢材强度及长宽比的参数分析。
　　(5)参考相关承载力计算规范及异形钢管混凝土轴压承载力计算方法研究的相关文献，建议了轴压状态下L形普通及加肋钢管混凝土短柱的轴压承载力简化计算公式，并运用简化计算公式对本文试验试件及其他学者试验试件的轴压承载能力进行了对比计算，验证了公式的正确性与适用性。

目录

声明

主要符号说明

第一章 绪论

1.1 课题背景及研究对象

1.2 相关课题研究现状

1.3 本文研究的主要内容

1.4 本文研究框架

第二章 L形钢管混凝土短柱试验研究

2.1 引言

2.2 具体试验情况

2.3 试验现象及破坏模态

2.4 试验量测曲线及分析

2.5 本章小结

第三章 有限元建模与轴压工作机理分析

3.1 概述

3.2 有限元建模过程

3.3 有限元结果与试验结果比较

3.4 工作机理研究

3.5 本章小结

第四章 最优加肋方式构件工作机理研究及参数分析

4.1 概述

4.2 典型试件建模

4.3 与无肋试件对比

4.4 参数分析

4.5 结论

第五章 L形加肋钢管混凝土短柱轴压承载力简化计算

5.1 概述

5.2 L形加肋钢管混凝土轴压承载力简化计算公式

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

个人简介 读研期间的学术成果

致谢