鋼管約束的鋼管混凝土短柱軸壓性能研究

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1、碩士學位論文鋼管約束的鋼管混凝土短柱軸壓性能研究MECHANICALBEHAVIOROFSTEEL-TUBE-CONFINEDCONCRETE-FILLEDSTEELTUBULARSTUBSUNDERAXIALCOMPRESSION盧煒哈爾濱工業(yè)大學2018年6月國內圖書分類號：TU398.9學校代碼：10213國際圖書分類號：624密級：公開工程碩士學位論文鋼管約束的鋼管混凝土短柱軸壓性能研究碩士研究生：盧煒導師：張素梅教授申請學位：工程碩士學科：建筑與土木工程所在單位：深圳研究生院答辯日期：2018年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學ClassifiedIndex:

2、TU398.9U.D.C:624AdissertationsubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsfortheprofessionaldegreeofMasterofEngineeringMECHANICALBEHAVIOROFSTEEL-TUBE-CONFINEDCONCRETE-FILLEDSTEELTUBESUNDERAXIALCOMPRESSIONCandidate：LuWeiSupervisor：Prof.ZhangSumeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineer

3、ingSpeciality：ArchitecturalandCivilEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要本文針對鋼管約束的鋼管混凝土短柱軸壓性能開展研究。鋼管約束的鋼管混凝土柱是由鋼管混凝土構件、外套鋼管和二者之間的夾層材料組成。外套鋼管和夾層材料不與鋼管混凝土的端部及梁柱節(jié)點連接。當構件受到外荷載作用時，外套鋼管僅對內層鋼管混凝土提供側向約束。初

4、步分析表明，鋼管約束的鋼管混凝土柱具有承載力高、延性好、抗火性能優(yōu)越等特點，并可用于鋼管混凝土柱的修復加固或當使用功能改變時對其力學性能的提升。鋼管約束的鋼管混凝土柱是由本課題組首次提出的新型構件型式，目前尚未見到關于其力學性能的研究報道。本文采用試驗研究與理論分析相結合的方法，對鋼管約束的鋼管混凝土短柱基本的軸壓力學性能進行研究，以期為該新型組合構件壓、彎、剪、扭等力學性能及復雜外力共同作用下工作性能的研究奠定基礎。論文進行了10個鋼管約束的鋼管混凝土試件和6個鋼管混凝土對比試件軸心受壓試驗研究，研究鋼管約束的鋼管混凝土試件在軸心壓力作用下宏觀變形特征、軸向壓力與縱

5、向變形關系、試件的橫向變形發(fā)展和試件最終破壞模式，研究鋼管約束的鋼管混凝土軸壓短柱與鋼管混凝土軸壓短柱在破壞模式、承載力及變形能力等方面的異同，分析在鋼管混凝土柱外加設鋼套管對核心混凝土力學性能的改善作用；通過內部鋼管、外套鋼管的應變試驗結果，分析加載過程中內外層鋼管的應力狀態(tài)和相互作用。利用ABAQUS有限元分析程序建立了鋼管約束的鋼管混凝土軸壓短柱理論分析模型，并用試驗結果驗證有限元分析結果的可靠性；基于所建立的有限元理論分析模型，把軸心壓力作用下鋼管約束的鋼管混凝土處于復雜應力狀態(tài)的鋼管和混凝土的綜合工作機理進行分解分析，深入研究鋼管約束的鋼管混凝土短柱典型試件

6、在軸向壓力作用下的變形發(fā)展過程、截面應力隨變形發(fā)展的變化規(guī)律和內外層鋼管與核心混凝土相互作用等工作機理。利用本文建立的理論分析模型，對鋼管約束的鋼管混凝土軸壓短柱進行參數分析。研究構件內層鋼管含鋼率、外層鋼管含鋼率、內外層鋼管的總含鋼率和總含鋼率在內外層鋼管含鋼率之間的分配，以及核心混凝土和鋼材強度等級對鋼管約束的鋼管混凝土短柱軸壓性能的影響。研究表明，采用鋼管約束的鋼管混凝土構件型式可顯著提高鋼管混凝土構件承載力和延性，且在一定條件下可避免核心混凝土的剪切脆性破壞；在鋼管約束的鋼管混凝土構件中，內層鋼管與核心混凝土在加載初期即可受到橫向約-I-哈爾濱工業(yè)大學工程碩士

7、學位論文束作用，內層鋼管的縱向峰值應力高于其屈服強度，且峰值應力后，內層鋼管縱向應力下降較緩；隨著外層鋼管含鋼率的增加，鋼管約束的鋼管混凝土構件軸壓承載力不斷增大，延性逐漸改善，與直接增加鋼管混凝土管壁厚度相比，在鋼管混凝土構件外加設相同含鋼率的鋼套管形成鋼管約束的鋼管混凝土構件型式對其軸壓承載力的提高效果更顯著。關鍵詞：鋼管約束；鋼管混凝土；軸壓性能；承載力；破壞模式-II-AbstractAbstractThisapplicationproposedaninnovativesteel-tube-confinedconcrete-filledste