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钢管混凝土双肢柱改进型单腹板肩梁承载能力试验研究

2020-12-07阅读(255)

钢管混凝土双肢柱改进型单腹板肩梁承载能力试验研究

论文摘要

钢管混凝土具有承载力高、塑性和韧性好、抗震性能好、施工方便、较好的耐火性能和良好的灾后可修复性以及经济指标先进等优点,在大型工业厂房中的应用越来越多。钢管混凝土柱肩梁在目前大型工业厂房中的应用也越来越多,肩梁作为钢管混凝土组合柱中一个很重要的连接节点,其构造形式和受力性能对整体结构的受力性能和经济性都有较大的影响。在宝钢三期的1580热轧等工程中,由于原肩梁构造存在一定缺陷,对肩梁进行局部改进,将吊车肢顶面标高降至肩梁底面与肩梁下翼缘焊接。本文主要针对这种改进后的肩梁形式的受力性能进行试验研究,以期得到其承载力、破坏形式和应力应变分布规律等,因此本文的研究具有一定的理论和工程实用价值。试验采用1:3模型试件分别对中柱和边柱肩梁节点进行了单调静力加载试验研究。竖向荷载一次施加完成,然后逐步施加水平荷载直至试件破坏。试验得到了肩梁试件的荷载位移曲线、屈服荷载、刚度、应变发展规律、破坏模式等,基本得到了改进型单腹板肩梁的受力性能。通过将试验结果同现行设计方法的比较,对现行设计方法的合理性进行了讨论,并给出了设计建议,为这种改进型肩梁的设计提供参考。最后通过试验结果与ANSYS分析结果的比较,验证分析模型的有效性,为进一步研究这种改进型肩梁的性能和设计方法打下基础。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 前言
  • 1.2 钢管混凝土柱肩梁的构造特点及工程应用
  • 1.3 钢管混凝土柱结构的研究现状
  • 1.3.1 国内研究现状
  • 1.3.2 国外研究现状
  • 1.4 本文研究的目的、内容、方法及意义
  • 1.4.1 研究目的
  • 1.4.2 研究内容
  • 1.4.3 研究方法
  • 1.4.4 研究意义
  • 第二章 模型设计加工与试验方案的确定
  • 2.1 肩梁的原型调查
  • 2.2 试验模型的设计
  • 2.3 基础梁的设计与制作
  • 2.4 试验方案
  • 2.4.1 试验加载设备
  • 2.4.2 试验方案的确定
  • 2.4.3 试验观测设计
  • 第三章 DJL-1,2、DJL-3,4试验结果及分析
  • 3.1 材性试验
  • 3.1.1 概述
  • 3.1.2 取材位置及尺寸
  • 3.1.3 试验结果
  • 3.1.4 材性试验总结
  • 3.1.5 灌浆料材性试验结果
  • 3.2 DJL-1试验过程和试验现象
  • 3.2.1 DJL-1试验现象小结
  • 3.2.2 DJL-1试验照片
  • 3.2.3 DJL-2与DJL-1的比较
  • 3.2.4 DJL-2试验照片
  • 3.3 DJL-1、DJL-2试验结果分析
  • 3.3.1 DJL-1,2荷载一位移曲线分析
  • 3.3.2 屈服荷载和屈服位移的确定
  • 3.3.3 应变分析
  • 3.3.4 应变曲线
  • 3.3.5 破坏模式
  • 3.4 DJL-3试验过程和试验现象
  • 3.4.1 试验现象小结
  • 3.4.2 DJL-3试验照片
  • 3.4.3 DJL-4与DJL-3的试验结果比较
  • 3.4.4 DJL-4试验照片
  • 3.4.5 试验现象总结
  • 3.5 DJL-3、DJL-4试验结果分析
  • 3.5.1 DJL-3,4荷载一位移曲线分析
  • 3.5.2 屈服荷载和屈服位移的确定
  • 3.5.3 应变分析
  • 3.5.4 应变曲线
  • 3.5.5 破坏模式
  • 第四章 肩梁设计方法的比较
  • 4.1 DJL-1,2试验与设计方法的比较分析
  • 4.1.1 不考虑上、下翼缘作用,仅考虑肩梁腹板
  • 4.1.2 考虑肩梁上、下翼缘作用
  • 4.1.3 部分考虑翼缘作用
  • 4.2 DJL-3,4试验与设计方法的比较分析
  • 4.2.1 不考虑上、下翼缘作用,仅考虑肩梁腹板
  • 4.2.2 考虑上、下翼缘作用
  • 4.2.3 部分考虑翼缘作用
  • 4.3 小结
  • 第五章 有限元分析与验证
  • 5.1 ANSYS有限元分析概述
  • 5.2 ANSYS有限元模型建立及分析过程
  • 5.2.1 钢材的本构关系及单元选择
  • 5.2.2 混凝土材料的本构关系及在ANSYS中单元的选择
  • 5.2.3 ANSYS模型的建立
  • 5.2.4 ANSYS有限元模型边界条件确定和荷载的施加
  • 5.3 ANSYS有限元分析结果
  • 5.3.1 荷载位移曲线
  • 5.3.2 DJL-1,2与DJL-3,4肩梁腹板的（Von mises）等效应力
  • 5.3.3 DJL-1,2与DJL-3,4肩梁腹板受压区的主压应变
  • 5.3.4 DJL-1,2与DJL-3,4腹板控制点的主压应变曲线
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 结论和建议
  • 6.1 本文结论
  • 6.1.1 荷载位移曲线及屈服荷载
  • 6.1.2 应变发展规律
  • 6.1.3 破坏模式
  • 6.1.4 与现行肩梁设计方法的对比
  • 6.2 设计建议
  • 6.3 后续工作
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录硕士研究生学习阶段发表论文

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