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钢管混凝土组合柱受压性能理论研究
| 论文题名： | 钢管混凝土组合柱受压性能理论研究 |
| 关键词： | 钢管混凝土组合柱;有限元分析;受压性能;截面承载力;轴压状态 |
| 摘要： | 随着我国现代化建设的发展，施工工艺的逐渐成熟，大跨度桥梁的建造得以实现。钢管混凝土组合柱作为一种新型的钢—混凝土结构，其强大的承载力、优良的力学性能以及综合经济效益使得其成为桥墩设计的一个理想的选择，并已经在国外得到广泛应用。但目前由于种种原因对组合柱受压的理论研究还很少，严重阻碍了钢管混凝土组合柱的发展和推广。 本文在已有的钢管混凝土正截面承载力计算公式以及钢筋混凝土计算公式的基础上，利用叠加原理提出了钢管混凝土组合柱正截面承载力计算公式，将公式与以往小偏心试验结果相比较，误差较小在可以接受的范围之内。在前人试验的基础上，选取与试验尺寸以及材料力学性能都相同的试件通过大型非线性通用软件ANSYS建立与各试件对应的有限元模型，研究分析了钢管混凝土组合柱在轴压状态下的受压机理以及组成组合柱的各部分材料对其极限承载力的影响，得出了一些有益的结论，以指导工程实践。 组合柱轴心受压情况下，研究表明:组合柱与钢筋混凝土柱相比，混凝土材料利用率高，承载力大，柱子有更好的延性性能;轴向位移相同时，组合柱具有更高的承载力，轴力相同时，组合柱具有更小的位移，更好的延性性能;组合柱承载力随着位置系数的增大而增大，但钢管直径不宜过大，建议组合柱直径一般小于截面边长的90～100mm;提高组合柱箍筋约束混凝土强度等级比提高核心混凝土强度等级对极限承载力的贡献要大的多;组合柱中纵向钢筋并不作为主要的承载对象，而是和箍筋形成钢筋笼约束外包混凝土，提高外包混凝土的承载能力和塑性，避免发生突然的脆性破坏。 组合柱小偏心受压情况下，研究分析表明:荷载初期组合柱中钢管对组合柱刚度的贡献非常小几乎是可以忽略的;组合柱承载力随位置系数的增大而增大，但当钢管外径与截面达到一定尺寸比例大于0.518时虽然承载力有所提高但组合柱刚度却在下降，延性改变无规律可循;组合柱屈服强度随着套箍系数的增大而增大，极限承载力变化不大，延性性能随着套箍系数的增大而减小;提高组合柱箍筋约束混凝土强度等级比提高核心混凝土强度等级可以获得更大的极限承载力;组合柱随着箍筋间距的减小其极限承载力出现增大趋势，在柱端加密箍筋对提高柱子的极限承载力贡献很大。 |
| 作者： | 宋朝 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 康希良 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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