钢管约束的钢管混凝土短柱轴压性能研究

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1、硕士学位论文钢管约束的钢管混凝土短柱轴压性能研究MECHANICALBEHAVIOROFSTEEL-TUBE-CONFINEDCONCRETE-FILLEDSTEELTUBULARSTUBSUNDERAXIALCOMPRESSION卢炜哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TU398.9学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工程硕士学位论文钢管约束的钢管混凝土短柱轴压性能研究硕士研究生：卢炜导师：张素梅教授申请学位：工程硕士学科：建筑与土木工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:

2、TU398.9U.D.C:624AdissertationsubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsfortheprofessionaldegreeofMasterofEngineeringMECHANICALBEHAVIOROFSTEEL-TUBE-CONFINEDCONCRETE-FILLEDSTEELTUBESUNDERAXIALCOMPRESSIONCandidate：LuWeiSupervisor：Prof.ZhangSumeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineer

3、ingSpeciality：ArchitecturalandCivilEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要本文针对钢管约束的钢管混凝土短柱轴压性能开展研究。钢管约束的钢管混凝土柱是由钢管混凝土构件、外套钢管和二者之间的夹层材料组成。外套钢管和夹层材料不与钢管混凝土的端部及梁柱节点连接。当构件受到外荷载作用时，外套钢管仅对内层钢管混凝土提供侧向约束。初

4、步分析表明，钢管约束的钢管混凝土柱具有承载力高、延性好、抗火性能优越等特点，并可用于钢管混凝土柱的修复加固或当使用功能改变时对其力学性能的提升。钢管约束的钢管混凝土柱是由本课题组首次提出的新型构件型式，目前尚未见到关于其力学性能的研究报道。本文采用试验研究与理论分析相结合的方法，对钢管约束的钢管混凝土短柱基本的轴压力学性能进行研究，以期为该新型组合构件压、弯、剪、扭等力学性能及复杂外力共同作用下工作性能的研究奠定基础。论文进行了10个钢管约束的钢管混凝土试件和6个钢管混凝土对比试件轴心受压试验研究，研究钢管约束的钢管混凝土试件在轴心压力作用下宏观变形特征、轴向压力与纵

5、向变形关系、试件的横向变形发展和试件最终破坏模式，研究钢管约束的钢管混凝土轴压短柱与钢管混凝土轴压短柱在破坏模式、承载力及变形能力等方面的异同，分析在钢管混凝土柱外加设钢套管对核心混凝土力学性能的改善作用；通过内部钢管、外套钢管的应变试验结果，分析加载过程中内外层钢管的应力状态和相互作用。利用ABAQUS有限元分析程序建立了钢管约束的钢管混凝土轴压短柱理论分析模型，并用试验结果验证有限元分析结果的可靠性；基于所建立的有限元理论分析模型，把轴心压力作用下钢管约束的钢管混凝土处于复杂应力状态的钢管和混凝土的综合工作机理进行分解分析，深入研究钢管约束的钢管混凝土短柱典型试件

6、在轴向压力作用下的变形发展过程、截面应力随变形发展的变化规律和内外层钢管与核心混凝土相互作用等工作机理。利用本文建立的理论分析模型，对钢管约束的钢管混凝土轴压短柱进行参数分析。研究构件内层钢管含钢率、外层钢管含钢率、内外层钢管的总含钢率和总含钢率在内外层钢管含钢率之间的分配，以及核心混凝土和钢材强度等级对钢管约束的钢管混凝土短柱轴压性能的影响。研究表明，采用钢管约束的钢管混凝土构件型式可显著提高钢管混凝土构件承载力和延性，且在一定条件下可避免核心混凝土的剪切脆性破坏；在钢管约束的钢管混凝土构件中，内层钢管与核心混凝土在加载初期即可受到横向约-I-哈尔滨工业大学工程硕士

7、学位论文束作用，内层钢管的纵向峰值应力高于其屈服强度，且峰值应力后，内层钢管纵向应力下降较缓；随着外层钢管含钢率的增加，钢管约束的钢管混凝土构件轴压承载力不断增大，延性逐渐改善，与直接增加钢管混凝土管壁厚度相比，在钢管混凝土构件外加设相同含钢率的钢套管形成钢管约束的钢管混凝土构件型式对其轴压承载力的提高效果更显著。关键词：钢管约束；钢管混凝土；轴压性能；承载力；破坏模式-II-AbstractAbstractThisapplicationproposedaninnovativesteel-tube-confinedconcrete-filledste