钢管混凝土短柱轴向冲击的试验研究与仿真分析-结构工程专业论文.docxVIP

太原理工人学硕十研究生学位论文钢管混凝土短柱轴向冲击的试验研究与仿真分析 太原理工人学硕十研究生学位论文 钢管混凝土短柱轴向冲击的试验研究与仿真分析 摘要 钢管混凝土结构利用钢管和混凝土在受力过程中的相互 作用，可以充分发挥俩种材料的性能，具有承载力高，抗震性 能好，施工方便等特点。随着我国经济建设的迅猛发展，兴建 的高层、超高层建筑、大跨度拱桥、重型工业厂房日益增多， 钢管混凝土结构的应用也越来越广泛。然而钢管混凝土动力特 性的研究仍处于滞后的状态：目前的研究主要局限于地震作用 下的响应以及动力稳定问题，对于其它形式下的动荷载，特别 是爆炸、冲击等偶然荷载还很少有人问津。冲击现象无处不在， 对建筑物也不例外。美国纽约“9．11”事件之后，人们开始更 加关注大型建筑结构在冲击荷载作用下的响应及其防护设计 问题。而象结构柱这样的主要承重构件，一旦失效后果将十分 严重，更应进行深入的冲击方面的研究。 为此，本文首次较全面系统地进行了钢管混凝土短柱轴向 冲击试验。选取16根钢管混凝土短柱作为对象，研究其在轴 向冲击荷载作用下的动力响应问题。通过试验测得了冲击力时 程曲线，试件受冲击端的加速度时程曲线，钢管表面顶、中、 底部的纵向应变和环向应变时程曲线。通过比对钢管表面的塑 太原理]i大学硕士研究生学位论文性应变值，找到了试件发生塑性变形的临界冲击能量。考察钢 太原理]i大学硕士研究生学位论文 性应变值，找到了试件发生塑性变形的临界冲击能量。考察钢 管混凝土短柱在轴向冲击下的变形形态，得出了随冲击速度的 改变，钢管混凝土短柱变形形态的变化规律。 本文除进行了钢管混凝土短柱的轴向冲击试验外，还进行 了一系列比较性试验，包括：同种试件的静力试验、钢管短柱 轴向冲击试验和混凝土短柱轴向冲击试验。通过试验比较证 明：在冲击荷载作用下，钢管混凝土结构具有很高的承载能力 和塑性变形能力，是一种理想的抗冲击结构材料。 在试验的基础上，利用大型通用有限元计算软件 ANSYS／LS—DYNA模拟钢管混凝土短柱轴向冲击试验。将模拟结 果与相应的试验结果相比较，得出用软件模拟钢管混凝土这一 组合结构的基本方法及规律。在此基础上，通过计算机模拟得 出了钢管混凝土结构在轴向冲击作用下的一些基本特性。 本课题为进一步研究钢管混凝土这种材料的冲击性能提 供了试验数据及有限元模拟的分析方法。这种通过大型有限元 分析软件进行模拟分析与计算的作法，是一种研究钢管混凝土 梁柱的新方法、新思路，同时也为认识该种构件的破坏过程和 受力机理提供了一种方便的工具。 关键词：钢管混凝土，冲击荷载，动力响应，计算机仿真 儿 太原理工大学硕士研究生学位论文TEST 太原理工大学硕士研究生学位论文 TEST RESEARCH AND SIMULATIoN ANAI。YSIS oF STEEL TUBE-CONFINED CoNCRETE SHORT COLUMN UNDER AXIAI，IMPACT ABSTRACT The steel tube—confined concrete can develop the performance of concrete and steel tube fully depending on the interaction of two materials under load．It has many excellent characteristics such as high bear force，good anti—seismic performance and convenient construction，Along with the swift development of the economic construction of our country and increasingly raise of high and exceed high building，long span bridge，heavy—duty industrial workshop，the application of the steel tube—confined concrete is also extensive．However，the research of the dynamic property of the steel tube—confined concrete is still in the state of hysterics．Now the study is only confined to respond under seismic load and dynamic steady problem，but other dynamic loa