外方内双螺旋箍筋约束混凝土方柱承载性能研究

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1、分类号:TU310710-2015128033硕士学位论文外方内双螺旋箍筋约束混凝土方柱承载性能研究吴旭东导师姓名职称邢国华教授申请学位类别工学硕士学科专业名称结构工程论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年6月3日学位授予单位长安大学StudyonBearingCapacityofConcreteColumnsConfinedbyDoubleSpiralStirrupsandRectangularStirrupsADissertationSubmittedfortheDegreeo

2、fMasterCandidate：XudongWuSupervisor：Prof.GuohuaXingChang’anUniversity,Xi’an,China摘要约束混凝土可以有效改善混凝土的承载性能和延性，是一种经济效益优良、发展前景广阔的新型结构形式。为进一步满足现代工程结构中对高承载力、高延性的实际需求，本文提出了一种外方内双螺旋箍筋约束混凝土方柱，是在普通矩形箍筋约束混凝土柱基础上添加了双层螺旋箍筋组合而成的多重约束混凝土结构，其可进一步增强对内部混凝土的约束作用，达到改善混凝土柱的力

3、学性能、减小构件尺寸等目的。本文主要针对该新型柱的承载性能，主要做了以下几个方面的研究工作：1．参考Sheikh约束模型理论，建立了外方内双螺旋箍筋约束混凝土柱在轴向荷载作用下的约束理论模型，以约束混凝土计算理论为基础，采用了统一强度理论和叠加原理，推导了该约束形式下混凝土柱的轴压承载力计算方法。基于有限元软件ABAQUS对该类新型约束混凝土柱进行了数值模拟计算，分析结果表明：外方内双螺旋箍筋约束混凝土柱轴压承载力的理论计算值与模拟值吻合良好。2．采用了弯矩轴力相关方程法，通过简化弯矩轴力关系方程

4、与建立弯矩曲率线性化模型，由跨中截面内外力平衡和极值条件，推导出了外方内双螺旋箍筋约束混凝土方柱极限偏压承载力计算方法，并给出了解析关系中五个变量参数的计算方法。利用ABAQUS有限元计算软件对设计的七组试件进行了仿真计算，并根据荷载挠度计算结果对弯矩曲率模型进行了验证，结果表明理论计算值与模拟值吻合良好，表明该计算方法具有一定的可靠性。3．通过有限元程序ABAQUS进行参数分析，详细研究了混凝土强度、箍筋间距、箍筋强度、位置系数、偏心距、高宽比对外方内双螺旋箍筋约束混凝土柱极限承载力和延性性能的

5、影响，结果表明轴心受压情况下各参数对极限承载力的影响次序为：混凝土强度>箍筋间距>箍筋强度>位置系数；偏心受压情况下影响次序为：偏心距>混凝土强度>箍筋强度>箍筋间距>高宽比>位置系数。关键词：约束混凝土，承载性能，计算方法，影响因素，有限元基金项目：国家自然科学基金(51578077)iAbstractConfinedConfinedconcretecaneffectivelyimprovethebearingperformanceandductilityofconcrete.Itisanewt

6、ypeofstructuralformwithgoodeconomicbenefitandbroadspacefordevelopment.Inordertomeettheactualdemandofhighbearingcapacityandhighductilitycapacityinmodernengineeringstructure,Inthispaper,aconcretecolumnsconfinedbydoublespiralstirrupsandrectangularstirrup

7、sisproposedthatisamulti-constrainedconcretestructurewithdoublehelicalstirrupsonthebaseofordinaryrectangularreinforcedconcretecolumn.Itcanfurtherstrengthentherestraintofinternalconcrete,improvethemechanicalpropertiesofconcretecolumns,andreducethecross-

8、sectionarea,etc.Thispaperfocusesonthebearingcapacityofthisnewcolumnandmainlyresearchworkareasfollow:1.TheconstrainttheorymodelofconcretecolumnsconfinedbydoublespiralstirrupsandrectangularstirrupsunderaxialcompressionisestablishedbasedontheShei