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角钢约束混凝土短柱试验研究与有限元分析

董清会  
【摘要】:随着型钢混凝土结构如火如荼的发展,角钢混凝土柱倍受青睐。这种结构通过外包角钢的套箍作用,使内部约束的混凝土处于三向受压状态,从而大大提高其极限承载力和延性性能,该结构具有施工方便、周期短、抗震性好、节省经济等优点。然而对于其理论与试验的研究尚不充分,因此本文开展以下工作: 1.角钢约束混凝土短柱的试验研究 为研究角钢混凝土短柱在偏压与轴压状态下的受力性能以及破坏形式,本文以不同偏心率、缀板间距以及混凝凝土强度为参数设计了11根长细比均为3的角钢混凝土短柱,并进行偏压以及轴压试验,通过对高强混凝土的试配给出了C60混凝土的配合比。详细记录了试件的破坏过程、现象,通过对荷载-位移、荷载-应变曲线以及荷载挠度曲线的研究,分析角钢混凝土短柱的受力机理,结果表明轴压试件具有良好的延性以及很高的承载能力,而偏压试件承载力受偏心率的影响影响显著。 2.角钢约束混凝土短柱的理论研究 根据简化的钢材模型以及Mander提出的约束混凝土的本构关系,应用1stopt软件对其轴压与偏压试件的承载力公式进行了回归与推导,并与试验数据进行了误差分析,结果吻合良好,为实际工程应用提供有力参考依据。 3.角钢约束混凝土短柱的有限元研究 在试验基础上,本文利用有限元ANSYS软件对角钢混凝土短柱进行了模拟,通过对位移、应力、应变云图的观察,结合试验的现象详细探讨试件的破坏过程,对比发现有限元模拟合理,最后进行荷载-位移曲线与试验对比,结果吻合良好。


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