矩形钢管混凝土柱抗震性能试验研究

论文摘要

钢管混凝土由于能充分发挥钢材和混凝土两种材料的优点,目前已被广泛应用于工程实践中,然而截面形式多限于圆钢管混凝土和方钢管混凝土。矩形钢管混凝土中的钢管对其核心混凝土的约束效果虽然不如圆钢管的约束效果显著,但它具有与梁连接简便、延性好等独特优点,目前正受到人们的重视。而关于矩形钢管混凝土抗震性能的研究却不是很成熟,随着矩形钢管混凝土结构在实际工程中应用的日益增多,有必要对其抗震性能作进一步研究。本文设计了5个截面长宽比不同的矩形钢管混凝土构件,截面长宽比分别为1、1.25、1.5、1.75、2,对其进行了拟静力试验,分析其在低周反复荷载作用下的破坏形态、承载能力、变形能力、延性、滞回模型、耗能能力、强度退化、刚度退化等受力特性及抗震性能。利用ANSYS8.0有限元分析软件,对矩形钢管混凝土框架柱承受反复荷载情况进行了模拟,总结截面长宽比对矩形钢管混凝土抗震性能的影响规律。研究结果表明,试件的荷载—位移滞回曲线的图形具有较好的稳定性,曲线图形饱满,没有明显的捏缩现象出现,表明矩形钢管混凝土结构具有良好的耗能能力和塑性变形能力。截面长宽比不但影响曲线的数值,还会影响曲线的形状,随着截面长宽比的增大,水平承载力明显提高,但试件的延性、变形能力和耗能能力有所下降,刚度退化、强度退化和试件受滑移的影响越来越明显。通过大型通用有限元软件ANSYS8.0对矩形钢管混凝土柱进行了非线性有限元分析,其计算结果与试验结果吻合的较好,具有一定的计算精度,能够较为准确的模拟结构的实际受力性能,为结构的设计提供了有效的分析方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 钢管混凝土的特点
• 1.2 钢管混凝土的发展和研究
• 1.3 矩形钢管混凝土的研究现状
• 1.4 矩形钢管混凝土的应用
• 1.5 本文研究目的和内容
• 2 试验设计
• 2.1 试验方法简介
• 2.2 设计原理及试件制作
• 2.3 试验装置及加载方法
• 2.4 试验测量
• 2.5 本章小结
• 3 试验结果及分析
• 3.1 试验过程描述
• 3.2 试件破坏形态
• 3.3 应变分析
• 3.4 滞回曲线及骨架曲线
• 3.5 水平承载力计算
• 3.6 恢复力模型
• 3.7 强度退化
• 3.8 刚度退化
• 3.9 耗能能力
• 3.10 延性与变形能力
• 3.11 截面长宽比的影响
• 3.12 本章小结
• 4 矩形钢管混凝土有限元分析
• 4.1 有限元法简介
• 4.2 材料的本构关系
• 4.3 基本假设
• 4.4 钢管混凝土的ANSYS分析
• 4.5 计算结果分析
• 4.6 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 攻读硕士期间的主要成果
• 参考文献