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《华南理工大学》 2010年
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带约束拉杆方形和矩形截面钢管混凝土短柱承载力与延性

朱昌宏  
【摘要】: 带约束拉杆异形钢管混凝土柱是一种新型的结构构件。在钢管对核心混凝土约束相对弱处设置了约束拉杆,方形、矩形钢管对核心混凝土的有效约束增加,使到钢管的径向应力集度变化趋于平缓,相应地钢管对核心混凝土的平均侧向约束力增大,使核心混凝土的抗压强度得以较大幅度地提高;拉杆的弹性约束作用相当于对钢管横向弹性支撑作用,从而发生在一般形式方形、矩形钢管混凝土柱钢管局部过早出现屈曲的现象得到抑制和延迟。带约束拉杆异形钢管混凝土柱已经很好地应用于实际工程,但目前对其承载力和延性的研究尚不充分。本文作为带约束拉杆异形钢管混凝土柱力学性能系列研究的一部分,从带约束拉杆方形和矩形钢管混凝土短柱受力全过程的非线性分析程序编制、承载力计算以及延性计算三个方面深入地研究这种新型结构构件的轴压、单向偏压和双向偏压性能,为后续更为系统的研究奠定良好的基础。本文的主要工作和结论如下。 (1)基于带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土短柱内核心混凝土等效单轴受压本构关系,编制出可合理模拟带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土短柱在轴压、单向偏压、双向偏压下受力全过程截面非线性分析计算程序,程序的计算结果和试验结果的比较表明,两者吻合良好 (2)通过对不同参数的轴压承载力数值计算结果的回归分析,分别提出了适合带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土构件轴压承载力计算的简化公式。 (3)通过大量的参数分析,探究了轴压比、钢管壁厚、钢管强度、混凝土强度、约束拉杆间距、约束拉杆直径、截面尺寸等各种参数对带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土短柱截面单向偏压承载力的影响规律。轴压比较低时,单向偏压承载力随轴压比的增大而增加;轴压比较高时,单向偏压承载力随轴压比的增大而减少。随着钢管强度的提高、钢管壁厚的增大、混凝土强度的提高、约束拉杆间距的减少、约束拉杆直径的增大,带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土短柱单向偏压承载力也随之增大;混凝土强度的提高和约束拉杆直径的增大的影响效果不如其他因素明显。通过对数值计算结果的回归分析,分别提出了适合带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土构件单向偏压承载力计算的简化公式。 (4)荷载角对带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土短柱承载力有较大影响;对于方形截面短柱,在荷载角α= 0(或90°),截面的抗弯承载力最高;在荷载角α= 45°处,截面的抗弯承载力最低;从荷载角为0逆时针到45°,承载力也随之从最大值减小至最小值。对于矩形截面短柱,在荷载角α= 0,截面的抗弯承载力最高;在荷载角α=60°处,截面的抗弯承载力最低;从荷载角为0逆时针到60°,承载力也随之从最大值减小至最小值,而后截面承载力又逐渐增加,直至90°处,达到另一个大值。不同荷载角α下各参数对带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土短柱的n- M曲线和M ?φ曲线的影响规律基本相同,不同参数下的M_x / M_x' -M_y /M_y'相关曲线均为以x、y轴为对称轴的封闭曲线,通过对数值计算结果的回归分析,分别提出了适合带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土构件双向偏压承载力计算的简化公式。 (5)通过大量的参数分析,探究了轴压比、钢管壁厚、钢管强度、混凝土强度、约束拉杆间距、约束拉杆直径、截面尺寸等各种参数对带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土短柱截面单向偏压曲率延性系数的影响规律。随着轴压比的降低、钢管强度的提高、钢管壁厚的增大、约束拉杆间距的减少、约束拉杆直径的增大,带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土短柱单向偏压曲率延性系数也随之增大;约束拉杆直径的增大的影响效果不如其他因素明显;混凝土强度的提高反而降低曲率延性系数。通过对数值计算结果的回归分析,分别提出了适合带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土构件单向偏压曲率延性系数计算的简化公式。 (6)荷载角对带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土短柱截面的曲率延性系数影响非常显著;在荷载角α= 0°(或90°),截面的曲率延性系数最小;在荷载角α= 45°附近处,截面的曲率延性系数最大;从荷载角为0°逆时针到45°,曲率延性系数也随之从最小值增加至最大值。通过对数值计算结果的回归分析,分别提出了适合带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土构件双向偏压曲率延性系数计算的简化公式。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU398.9

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
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10 何明胜;刘新义;;方形薄壁钢管轻骨料混凝土短柱轴压性能的试验研究[J];四川建筑科学研究;2008年02期
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2 施剑炯;;钢管混凝土结构在高层建筑的应用——浅谈中福城二期项目[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
3 赵鑫;傅毅;徐亚丰;;高温下钢管—钢骨混凝土短柱轴压力学性能有限元分析[A];科技创新与产业发展(A卷)——第七届沈阳科学学术年会暨浑南高新技术产业发展论坛文集[C];2010年
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6 林晓康;韩林海;;火灾作用后方钢管混凝土压弯构件滞回性能的初步探讨[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
7 王智超;钟新谷;罗迎社;杨柳;刘斐;;新型钢箱—混凝土组合截面连续梁桥[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
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9 尧国皇;宋宝东;黄用军;谭伟;;矩形钢管混凝土T型受压节点受力性能的有限元分析[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
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1 曲嘉;钢纤维混凝土劈拉强度的实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 黄永辉;钢管混凝土拱桥拱肋病害机理与影响分析及吊杆更换技术研究[D];华南理工大学;2010年
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8 陈敏海;钢管混凝土高墩大跨连续刚构桥地震响应分析[D];长沙理工大学;2010年
9 赵芳芳;钢骨-FRP管混凝土结构应用研究[D];河南理工大学;2010年
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【同被引文献】
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1 黄翔宇,石少卿,尹平,刘颖芳;高强钢管混凝土短柱轴压承载力试验和有限元分析[J];四川建筑科学研究;2005年03期
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10 宗周红,车惠民;剪力连接件静载和疲劳试验研究[J];福州大学学报(自然科学版);1999年06期
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10 涂光亚;脱空对钢管混凝土拱桥受力性能影响研究[D];湖南大学;2008年
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1 谢晖;砼水化热对钢箱—砼组合拱结构性能影响研究[D];重庆交通大学;2011年
2 宰国军;竖转钢—砼组合拱桥结构优化研究[D];重庆交通大学;2008年
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4 王磊;上承式钢—砼组合拱桥抗震性能研究[D];重庆交通大学;2008年
5 马建锋;钢管混凝土压弯构件的稳定性及在桥墩中的应用[D];南京理工大学;2009年
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【二级参考文献】
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3 龙跃凌;蔡健;;带约束拉杆L形钢管混凝土短柱轴压性能的试验研究[J];华南理工大学学报(自然科学版);2006年11期
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2 黎志军;蔡健;谭哲东;陈德明;;带约束拉杆异性钢管混凝土柱力学性能的试验研究[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2001年
3 刘香;马伟;郭彬;;方钢管混凝土结构在高层建筑中的应用研究[A];第16届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2007年
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6 游经团;陶忠;韩林海;;矩形钢管混凝土压弯构件滞回性能试验研究[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2002年
7 闻洋;罗国荣;马军力;;矩形钢管膨胀混凝土梁的受力性能分析[A];建筑结构(2009·增刊)——第二届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2009年
8 高春彦;李斌;;矩形钢管混凝土框架节点受剪承载力计算[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2009年
9 尧国皇;宋宝东;黄用军;谭伟;;矩形钢管混凝土T型受压节点受力性能的有限元分析[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
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2 许益明;隐身百年小码头今起“露脸”[N];镇江日报;2008年
3 刘成;澳柯玛造“中国芯”应战洋品牌[N];经济日报;2002年
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8 卢旭成;澳柯玛:不相关多元化一路高歌[N];经理日报;2004年
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2 林云峥;带约束拉杆十字形钢管混凝土柱轴压基本性能研究[D];华南理工大学;2010年
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5 张超;带约束拉杆的钢板混凝土组合剪力墙的性能研究[D];华南理工大学;2011年
6 傅冬;L形钢管混凝土组合柱试验研究及有限元分析[D];武汉理工大学;2010年
7 杨健;节段预制矩形钢管混凝土桁架结构概念与应用研究[D];长安大学;2010年
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9 和兆建;矩形钢管混凝土桁架结构在连续刚构桥中的应用研究[D];重庆交通大学;2011年
10 徐开磊;内置纵肋矩形钢管混凝土轴压短柱极限承载力有限元分析[D];长安大学;2011年
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