带肋方钢管混凝土短柱轴压承载力及抗侧向冲击性能研究

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1、分类号:TU39810710-2012128037硕士学位论文带肋方钢管混凝土短柱轴压承载力及抗侧向冲击性能研究令昀导师姓名职称赵均海教授申请学位级别工学硕士学科专业名称结构工程论文提交日期2015年4月22日论文答辩日期2015年6月8日学位授予单位长安大学ResearchontheAxialUltimateBearingCapacityandImpactResistantBehaviorofConcrete-filledStiffenedSteelSquareTubularShortColumnADissertationSubmitt

2、edfortheDegreeofMasterCandidate：LingYunSupervisor：Prof.ZhaoJunhaiChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明木人声明：木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収得的成果。除论文中己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，均已在文屮以叨确方式标明。本论文屮+包含任何未加明确注明的K他个人或集体已经公开发表的成朵。木声明的法律责任由木人承扔论文作者签名：/〉办刃(r年千月及日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完

3、成的论文及相关的职务作品，知i只产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及屮请专利等权利。本人离校后发表或使_学位论文或与该论文m妾相关的学术论文或成泶时，署名单位仍然为长安大学。C保密的论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：Ax'4%(年f月wH勿/r年个月从日导师签名：摘要带肋方钢管混凝土是对钢管结构和钢管混凝土结构形式的创新，它是在薄壁方钢管的内管壁设置钢板纵肋，再由混凝土填充至钢管内部而形成的一种新型的组合结构。带肋方钢管混凝土柱具有抗弯刚度大、节点构造简单、易于施工、对核心混凝土约束作用好等优点，已经越来越

4、受到人们的关注。然而对其力学性能研究还不够完善，理论分析相对较少，冲击荷载作用下的力学性能研究也涉及较少。因此对带肋方钢管混凝土柱的力学性能进行深入的研究有比较重要的现实意义。本文采用理论分析和数值模拟相结合的方法对带肋方钢管混凝土柱的极限轴压承载力及抗冲击性能进行研究，主要包括以下内容：1.基于统一强度理论，通过引入混凝土有效约束系数和肋板加劲刚度，将方形截面的钢管混凝土柱等效为圆截面进行分析，并考虑了混凝土榫形成的剪力键提供的有效作用，推导出带肋方钢管混凝土短柱的轴压极限承载力统一计算公式。将计算结果与相应文献试验结果进行对比，吻合较

5、好。在此基础上对加劲肋肋板尺寸、统一强度理论参数b和混凝土内摩擦角等影响因素进行了分析。2.采用有限元分析软件ANSYS分别对轴压作用下的普通带肋方钢管混凝土短柱和开孔加劲肋方钢管混凝土短柱进行数值模拟，在假定钢管和混凝土之间无相对滑移的前提下得到了试件的极限轴压承载力，与相应文献的试验值和本文计算值进行比较，验证了模型的正确性。在此基础上分析了试件破坏时应力状态以及长细比等因素对试件极限承载力的影响。3.运用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立带肋方钢管混凝土柱在侧向冲击荷载下的有限元计算模型，通过与相应文献试验进行对比验证了模

6、型的正确性，研究了带肋方钢管混凝土柱在冲击荷载作用下的破坏形态、冲击动能时程曲线、试件最大变形等性能，分析了材料性能、肋板尺寸、锤体质量等参数对带肋方钢管混凝土柱抗侧向冲击性能的影响规律。关键词：统一强度理论、方钢管混凝土短柱、加劲肋、极限承载力、有限元模型、侧向冲击、最大位移本论文得到以下项目的资助：国家自然科学基金项目（编号：41202191），陕西省自然科学基础研究计划项目（编号：2014JQ7290）。IAbstractTheconcrete-filledstiffenedsteelsquaretubeisaninnovation

7、intheformofSteelstructureandconcretefilledsteeltubestructure.Itisanewtypeofcompositestructurewhichputthestiffeningribsintothetubebeforepouringconcrete.Itisgettingmoreandmoreattentioncauseithavealotofadvantagessuchashaveabetterbendingstiffness,simpleconnectionnode,easytobu

8、ild,haveabetterrestraintstothecoreconcrete,et.However,theresearchonconcrete-filledstiffenedsteel