PVC-U内管的八边形中空夹层钢管混凝土长柱轴压承载力研究

摘要

本文在八边形中空夹层钢管混凝土的基础上，研究了一种新型的夹层钢管混凝土构件，以PVC-U管代替原构件中的内钢管，即PVC-U内管的八边形中空夹层钢管混凝土构件，主要研究长柱构件在轴压荷载下的力学性能。
　　论文首先介绍了八边形中空夹层钢管混凝土等相关文献的研究现状，总结了此类构件在工程应用上的优点和可行性。然后介绍以PVC-U管为内管的八边形中空夹层钢管混凝土短柱构件的力学性能。参考相关文献后，设计了本文试验构件的截面尺寸，主要包括外钢管、PVC-U内管的几何尺寸和试件长度，同时还确定了材料的类型。在说明了试件测点的布置情况和试件加载方案后开始加载，实验过程中记录试件的破坏情况和相关的数据。根据试验获得的数据绘制了荷载-轴向位移曲线、荷载-应变曲线、构件挠度曲线，归纳了试件的破坏形态，分析了长细比、径厚比和空心率对试件承载力的影响。最后，提出了PVC-U内管的八边形中空夹层钢管混凝土长柱轴压承载力的计算公式，重点说明了稳定系数的确定方式，并且通过公式计算值和试件实际承载力对比分析，验证了公式的可行性。用有限元建模进一步分析，得到的结果和试验吻合较好。期望本文的研究能够为此类构件尽早在实际工程中推广应用提供参考。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 概论

1．1 前言

1．2 钢管混凝土的研究情况

1．2．1 空心、实心钢管混凝土的特点和应用

1．2．2 中空夹层钢管混凝土的研究现状

1．2．3 八边形中空夹层钢管混凝土研究现状

1．2．4 PVC-U材料以及其作为组合结构一部分的相关研究

1．3 本课题的研究意义

1．4 本课题的研究内容和方法

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究方法

1．5 小结

第二章 试件的设计与制作

2．1 概述

2．2 构件尺寸设计

2．2．1 确定外钢管的几何尺寸

2．2．2 PVC-U内管尺寸的设计

2．2．3 设计试件长度

2．3 试验材料

2．3．1 确定混凝土强度等级

2．3．2 钢材型号

2．3．3 确定PVC-U管型号

2．4 试件的加工

2．5 小结

第三章 试件加载和破坏

3．1 概述

3．2 测点布置

3．2．1 外钢管上的测点布置

3．2．2 PVC-U管测点的布置

3．2．3 应变采集仪及其他补充

3．3 加载前的相关工作

3．3．1 保证构件受轴压荷载的相关设计

3．3．2 保证加载面平整的设计

3．4 确定试验加载方案

3．5 试件破坏形态的预测及加载过程

3．6 实际试件加载过程及其破坏形态

3．6．1 试件的加载破坏

3．6．2 PVC-U内管的研究

3．6．3 构件破坏形态的归纳

3．7 小结

第四章 试验数据的整理与分析

4．1 概述

4．2 试验各类关系曲线的分析

4．2．1 荷载-轴向位移曲线

4．2．2 荷载-应变曲线

4．2．3 PVC-U内管对混凝土侧向作用的研究

4．2．4 PVC-U内管代替内钢管性能分析

4．2．5 构件挠度曲线

4．3 PVC-U内管的八边形中空夹层钢管混凝土长柱承载力计算公式

4．4 小结

第五章 ANSYS有限元分析

5．1 概述

5．2 有限元分析的基理

5．3 有限元分析

5．3．1 单元选型

5．3．2 混凝土的本构关系

5．3．3 钢材的本构关系

5．3．4 PVC-U管的本构关系

5．3．5 混凝土材料的破坏准则

5．4 有限元建模

5．4．1 实体单元参数的设定

5．4．2 有限元建模及边界条件

5．4．3 非线性求解

5．4．4 有限元计算结果分析

5．5 影响对构件轴压承载力的相关参数

5．5．1 径厚比和空心率对轴压承载力的影响

5．5．2 长细比的影响

5．6 小结

第六章 结论和展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

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