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1、钢管混凝土构件的动态刚度理论 钢管混凝土构件的动态刚度理论 A Load Strength Coefficient Related Stiffness Theory of CFST Components【中文摘要】 钢管混凝土构件是由薄钢管和填入的混凝土组成。钢管混凝土具有一般套箍混凝土的强度高、重量轻、耐疲劳、耐冲击等优点,另外还有很多独有的优点:省去支模、拆模的工作和材料,简化支架,缩短工期,另外,制作钢管远比制作钢筋骨架省工省料。在钢管和混凝土共同工作时,混凝土在套箍作用下处于三向受力状态,其抗压强度和变形能力有所增强,其刚度也有所增强;同时,由于稳定性较差的钢管内填了混凝土,使其稳定性
2、得到了很大的提高,也增强了其刚度。现在常用算法和国内外规程对钢管混凝土构件的刚度计算,通常情况下并未考虑二者协同工作对刚度的正面影响,因此与工程实践不能很好地吻合。基于以上原因,文中提出了一个刚度随荷载强度系数变化的计算理论,把刚度系数与荷载强度系数的关系假设为某种函数关系。通过试验和相关工程数据收集,使用数据筛选与回归分析等手段,得出两者的解析关系式。再用有限元模拟钢管混凝土构件的受弯时的力学行为,进而得出材料、构件尺寸等对刚度系数的影响,最终得出钢管混凝土构件动态刚度理论的数学表达式。该动态刚度理论为钢管混凝土构件的设计和计算提供理论依据,并将进一步促进钢管混凝土结构的推广和应用,为相关设
3、计规程提供参考。【英文摘要】 The CFST component is consisted of thin steel tube and concrete filled in it. Not only have CFST components the advantages other cooper concrete components have such as high strength, impact strength and fatigue strength and lower self-weight, but also have their exclusive virtues tha
4、t they economize the work and materials of putting up and stripping formwork, reducing bracket and saving time. And also, comparing with making tendon bracket, bonding steel tube should gobble up less time and materialsAt steel cube and concretes teamwork time, cooper concrete is on states of triaxi
5、al compression, so its compressive strength, deformability and stiffness are enhanced. At the same time, the thin steel tubes stability is large improved and its stiffness is also enhanced for the reason that concrete filled in it. However, no normal algorithms or codes refer to the benefit to their
6、 mechanics performance when they co-operation. As a result, the computation usually does not dower into with the actual value of engineeringA theory is proposed that the components stiffness factor is some function of the stress level based on the arguments above. By sift out groups of credent data
7、from those collected and surveyed from experiment and then analyze them, a regular function about stiffness and stress level will be constructed. To take a step forward, series of models were designed in some FEM software which simulated the mechanics behaviors of CFST components when bend to obtain
8、 the numerical effect of their materials and size. At last, a stress level related stiffness function of CFST component was finally obtained【中文关键词】 钢管混凝土构件; 荷载强度系数; 动态刚度; 解析表达式 【英文关键词】 CFST component; load strength coefficient; load strength coefficient related stiffness; regular function 【毕业论文目录】摘要
9、 3-4 ABSTRACT 4 第一章 绪论 7-17 1.1 引言 7-8 1.2 钢管混凝土构件的分类及特点 8-10 1.2.1 钢管混凝土构件的分类 8 1.2.2 钢管混凝土结构的特点 8-10 1.3 钢管混凝土结构的研究现状及工程应用 10-14 1.3.1 研究现状 10-11 1.3.2 工程应用 11-14 1.4 钢管混凝土结构发展方向 14-16 1.5 本文研究的必要性 16 1.6 本文研究的内容 16-17 第二章 钢管混凝土构件静态刚度算法枚举 17-24 2.1 规程中的刚度算法 17-20 2.1.1 美国钢结构协会AISC-LRFD（94）规程 17-18
10、 2.1.2 欧洲标准协会Eurocode 4 (EC4-1994)规程 18 2.1.3 日本建筑协会AIJ钢管混凝土构造设计施工指针（1997） 18-19 2.1.4 工程建设标准化协会钢管混凝土结构设计与施工规程（CECS28:90) 19 2.1.5 中国电力行业标准钢混凝土组合结构设计规程(DL/T5085-1999) 19-20 2.1.6 国家建筑材料工业局标准钢管混凝土结构设计与施工规程（JCJ01-89) 20 2.2 其它刚度算法 20-22 2.2.1 蔡绍怀提出的算法 20-21 2.2.2 钟善桐提出的算法 21-22 2.2.3 韩林海提出的算法 22 2.3 小
11、结 22-24 第三章 动态刚度法 24-54 3.1 荷载强度系数 24-25 3.2 极限抗弯承载力 25-27 3.2.1 套箍效应系数 25-26 3.2.2 极限抗弯承载力 26-27 3.3 构件内力与变形的微分关系 27-29 3.4 构件模拟实验 29-37 3.4.1 几何 29 3.4.2 材料 29-30 3.4.3 约束及荷载 30-32 3.4.4 后处理 32-34 3.4.5 数据处理 34-37 3.5 对比分析 37-49 3.5.1 对比实验 37-42 3.5.2 验证实验 42-49 3.6 回归分析程序简介 49-52 3.7 小结 52-54 3.7.1 套箍效应系数 52 3.7.2 极限抗弯承载力 52 3.7.3 动态刚度 52-54 第四章 动态刚度法的应用 54-63 4.1 应用原理 54-57 4.1.1 在有限元单元分析 54-56 4.1.2 在非纯弯梁单元中的应用 56-57 4.2 动态刚度法的应用 57-61 4.3 小结 61-63 第五章 结论与建议 63-65 5.1 主要研究结论 63 5.2 需要解决的问题 63-65 致谢 65-66 参考文献 66-68 附录 68-73 在校期间发表的论文与参与科研情况 73
