發(fā)布時(shí)間：2020-05-20 07:23

【摘要】：鋼管混凝土結(jié)構(gòu)以其良好的力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性,在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái),隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬,鋼管混凝土本身的主動(dòng)耗能愈發(fā)重要。為了提高鋼管混凝土的主動(dòng)耗能能力,將耗能性能優(yōu)越的橡膠混凝土灌入到波紋鋼管中形成一種新型的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)形式,即波紋鋼管混凝土。這樣既提高了結(jié)構(gòu)的主動(dòng)耗能能力;同時(shí)波紋鋼管能夠?qū)嗳氲南鹉z混凝土提供足夠的約束作用,有效地彌補(bǔ)橡膠混凝土抗壓承載力低的劣勢(shì)。本文對(duì)波紋鋼管混凝土軸壓短柱的力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究和有限元數(shù)值模擬分析,主要工作和成果如下:(1)完成了 15個(gè)軸心受壓短柱的試驗(yàn),包括5個(gè)圓鋼管、7個(gè)環(huán)向波紋鋼管、3個(gè)螺旋波紋鋼管約束的普通混凝土和橡膠混凝土試件。試驗(yàn)中觀察并記錄了試驗(yàn)現(xiàn)象,分析了鋼管結(jié)構(gòu)形式、承載方式、徑厚比以及橡膠顆粒摻量對(duì)其軸壓力學(xué)性能的影響。分析表明,環(huán)向波紋鋼管對(duì)核心混凝土的約束效果最佳;徑厚比(D/t)是影響試件性能的重要指標(biāo);橡膠顆粒的摻入能使試件具有良好的延性性能。(2)根據(jù)試驗(yàn)過(guò)程中獲取的逐級(jí)荷載作用下試件的橫向變形、外鋼管表面的環(huán)向應(yīng)變與縱向應(yīng)應(yīng)變數(shù)據(jù),對(duì)圓鋼管、環(huán)向波紋鋼管以及螺旋波紋鋼管試件進(jìn)行彈塑性分析,得出了波紋鋼管表面應(yīng)力變化的趨勢(shì)以及試件內(nèi)力分配規(guī)律,分析了圓鋼管混凝土、環(huán)向波紋鋼管混凝土、螺旋波紋鋼管混凝土軸壓作用下的工作機(jī)理。(3)對(duì)已有關(guān)于鋼管混凝土以及FRP約束混凝土的本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行梳理和分析,結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù),針對(duì)圓鋼管與環(huán)向波紋鋼管約束形式采用不同的本構(gòu)關(guān)系,利用有限元軟件ABAQUS進(jìn)行非線性分析,并采用對(duì)橡膠混凝土關(guān)鍵參數(shù)的定義模擬橡膠混凝土試件的軸壓力學(xué)性能。將有限元計(jì)算獲取的鋼管表面應(yīng)力、荷載-縱向應(yīng)變曲線與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,兩者吻合度良好,表明本文采用的本構(gòu)關(guān)系與分析方法可以用于試件的軸心受壓研究中。(4)將試驗(yàn)結(jié)果與幾個(gè)具有代表性的規(guī)范計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,基于“承載力疊加原理”,提出了針對(duì)不同鋼管結(jié)構(gòu)形式下,試件極限承載力的計(jì)算方法。
【圖文】：

大量試驗(yàn)研宄成果表明，，由于廢舊輪胎橡膠骨料的摻入，提高了混凝土以及耗能性能，但是不可避免地降低了混凝土自身的抗壓強(qiáng)度和彈性模量，所以橡逡逑膠混凝土在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的局限性。為應(yīng)對(duì)橡膠混凝土的局限性，將橡膠混逡逑凝土填入到鋼管中形成鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，鋼管約束了混凝土，使其處于三向受壓狀逡逑態(tài)，提高橡膠混凝土的抗壓強(qiáng)度，而混凝土可以延緩或避免薄壁鋼管過(guò)早地發(fā)生局逡逑部屈曲，兩種材料相互彌補(bǔ)了彼此的弱點(diǎn)，充分發(fā)揮了各自長(zhǎng)處，使鋼管混凝土具逡逑有較高的極限承載力、幵性和抗沖擊性能，并且制作和施工方便。然而鋼管混凝土逡逑也存在脫粘、收縮、徐變等問(wèn)題。因此將波紋鋼管引入到鋼管混凝土柱中，利用波逡逑紋鋼內(nèi)外凹凸的波紋形式，與填入的混凝土進(jìn)行機(jī)械咬合；其獨(dú)特的波紋形式對(duì)抗逡逑車輛撞擊與地震耗能具有一定的積極作用。逡逑鑒于以上背景，可見對(duì)在波紋管中灌入混凝土（普通混凝土、橡膠混凝土）進(jìn)逡逑行進(jìn)一步研宄，不僅對(duì)廢舊輪胎橡膠的處理提供了一個(gè)科學(xué)綠色的途徑，更可能是逡逑對(duì)傳統(tǒng)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)局限性的重大改良，具有生態(tài)環(huán)境保護(hù)及提高我國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)逡逑耐久性的重要研究意義。逡逑

邐北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文邐逡逑式的鍍鋅金屬管道結(jié)構(gòu)物，解決了傳統(tǒng)管道生產(chǎn)效率低、污染嚴(yán)重、易腐蝕、焊接逡逑質(zhì)量要求高等缺陷。按照現(xiàn)有的工廠制造水平，直徑為０．３ｗ？２．５Ｗ之間的環(huán)向波紋逡逑鋼管可一次制作成型；直徑為０．３ｍ￣３．６ｗ之間的螺旋波紋鋼管是通過(guò)冷彎成型、螺逡逑旋卷曲、咬口連接（ｌｏｃｋ－ｓｅａｍ）等技術(shù)形成的一種低污染、高效的新型材料。目前逡逑波紋鋼被廣泛的應(yīng)用于公路橋涵、高速公路護(hù)欄、舊基礎(chǔ)設(shè)施加固、新能源和軍事逡逑等領(lǐng)域，波紋鋼管約束混凝土墩柱在際工程中早已經(jīng)應(yīng)用，１－５。逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U441

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2672269