橢圓形鋼管混凝土的試驗研究及有限元分析.pdf

1、鋼管混凝土(Concrete Filled Steel Tube,簡稱 CFST)是一種在鋼管中填充混凝土形成的復合構件。鋼管混凝土具有承載力高、抗震性能好、制作方便、防火性能好、經濟效益好等許多優(yōu)點,因此近年來在土木工程中的應用越來越廣泛。目前,鋼管混凝土截面形式主要是圓形、正方形、矩形,橢圓鋼管混凝土的研究和應用相對較少。橢圓形截面不僅能滿足需要的建筑美學,而且提供了與截面強軸和弱軸有關的結構優(yōu)勢。因此,研究橢圓鋼管混凝土性能具有非

2、常重要的意義。本文主要包括實驗研究和有限元分析方面。在查閱了大量國內外文獻和實地調研的基礎上,結合“理論的正交試驗設計”,設計了不同混凝土強度、鋼管強度、鋼管厚度、長細比等的鋼管混凝土試件,通過軸心和偏心受壓兩種加載方式測試其承載能力,并利用ABAQUS有限元分析軟件進行建模和分析(有限元分析增加了摩擦系數,分析影響鋼管混凝土承載應力分布),并探討各種因素變化對性能的影響。本文主要研究內容及結論如下:
　　(1)簡要論述了鋼管混凝

3、土的基本理論和力學性能以及極限分析方法。
　　(2)設計了不同參數(混凝土強度、鋼材強度、鋼管厚度、鋼管混凝土高度)的鋼管混凝土試件進行軸心受壓試驗,來研究該類構件才不同參數下的受力性能。
　　(3)設計了不同參數(混凝土強度、鋼材強度、鋼管厚度、偏心率、鋼管混凝土高度)的鋼管混凝土試件進行偏心受壓試驗,來研究該類構件才不同參數下的受力性能。
　　(4)通過ABAQUS有限元分析軟件對鋼管混凝土軸心受壓柱進行模擬分析,

4、研究不同參數對鋼管混凝土承載力的影響,并與實驗結果進行對比分析。
　　(5)通過ABAQUS有限元分析軟件對鋼管混凝土偏心受壓柱進行模擬分析,研究不同參數對鋼管混凝土承載力的影響,并與實驗結果進行對比分析。
　　通過分析,本文得出有限元分析結果基本與試驗結果一致:鋼管混凝土偏壓承載力遠小于其軸壓承載力;鋼管混凝土的強度隨著摩擦系數、混凝土強度、鋼材強度、鋼管厚度的增加而增加,隨著鋼管混凝土的高度、偏心距的增加而減小;在以上幾