钢管rpc短柱静力及抗冲击性能研究

《钢管rpc短柱静力及抗冲击性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号:TU39810710-2011028002博士学位论文钢管RPC短柱静力及抗冲击性能研究朱倩导师姓名职称赵均海教授申请学位级别工学博士学科专业名称结构工程论文提交日期2014年2月16日论文答辩日期2014年6月6日学位授予单位长安大学万方数据万方数据ResearchonRPCFilledSteelTubularStubColumnsunderStaticForceandImpactLoadingBehaviorADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorCandidate：ZhuQianSuperv

2、isor：Prof.ZhaoJunhaiChang’anUniversity,Xi’an,China万方数据万方数据论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：年月日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专

3、利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（保密的论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：年月日导师签名：年月日万方数据万方数据摘要活性粉末混凝土(简称RPC)作为绿色高性能混凝土具有超高强度、高韧性、耐久性好、体积稳定性优良的特点，是混凝土未来的发展方向。将其应用于组合结构形成钢管活性粉末混凝土结构构件，对其研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文研究了不同截面形式钢管RPC的轴压性能、粘结滑移与界面粘结损伤性能、尺寸效应模型和钢管RPC的抗冲击性能。主要的研究工作和创新成果如下：(1)

4、以统一强度理论和厚壁圆筒理论为基础，推导了圆形、方形和圆端形截面钢管RPC轴压短柱的承载力计算公式。运用势能驻值原理，考虑钢管和RPC之间的套箍效应，推导出钢管RPC柱在轴向压力作用下组合弹性模量的计算式，并进一步分析钢管RPC柱的组合轴压刚度。采用粘结强度和割线模量定义了界面粘结损伤变量，建立了一种基于损伤理论的钢管与RPC的界面粘结损伤模型，揭示了钢管RPC界面粘结的损伤机理。(2)基于统一屈服准则和应变梯度塑性理论，推导考虑尺寸效应的厚壁圆筒塑性极限解，得到考虑尺寸效应的外钢管的纵向抗压强度，研究了钢管RPC的尺寸效应规律及不同变形条件下尺寸

5、效应的作用机理。采用Weibull统计尺寸效应模型对核心RPC的抗压强度进行修正，对外钢管采用考虑尺寸效应的厚壁圆筒理论，从而对不同截面形式的钢管RPC轴压短柱提出了考虑界面粘结性能和尺寸效应的轴压承载力计算方法，并探讨了强度理论参数、套箍指标和活性粉末混凝土强度对承载力的影响特性。(3)采用三段线近似模拟钢管RPC的粘结滑移本构模型，以便于进行ANSYS数值模拟时弹簧单元的施加。对于钢管RPC粘结滑移数值模拟采用非线性弹簧单元Combination39，分析了该单元的特点以及FD−曲线选取的计算方法。非线性弹簧单元分别模拟了钢管与活性粉末混凝土之

6、间法向、纵向切向、环向切向三个方向的作用。利用ANSYS后处理器得到的不同截面形式钢管RPC短柱的轴压承载力和荷载-变形关系曲线，与文献中试验曲线吻合较好，探讨了RPC轴压强度、套箍系数和轴压刚度比对钢管RPC轴压短柱极限承载力的影响。(4)采用LS-DYNA软件对RPC短柱和钢管RPC短柱进行分离式霍普金森压杆(简称SHPB)有限元数值模拟。数值分析得到的应力波的波形图、构件的轴向应力时程和轴向应变时程、重构的应力应变曲线均与试验结果基本一致，证明了有限元模型的合理性。基于CEB公式和Malver公式推导钢管RPC试件的动态增长因子计算表达式，给

7、出了三I万方数据波法和两波法计算试件应变、应力和应变率的基本公式。研究了冲击荷载作用下RPC应变率强化的特性、试件破坏过程以及动态增长因子的响应规律，探讨了活性粉末混凝土强度、钢管壁厚度、套箍系数等因素对钢管RPC构件的抗冲击性能的影响特性。关键词：统一强度理论，钢管RPC，轴压承载力，界面粘结性能，冲击荷载，SHPB数值模拟本文得到以下项目的资助：国家自然科学基金项目(41202191)、教育部高等学校博士学科点专项科研基金项目(20110205130001、201205120001)、中国博士后科学基金项目(2012M520079、2013T6

8、0868)、长安大学中央高校基本科研业务费专项基金项目(2013G2283007)、陕西省自然科学基金项目(2014JQ7