钢管绿色高性能混凝土轴压短柱承载力分析-结构工程专业论文.docxVIP

I I 摘 要 超高层建筑及大跨结构的发展使现代工程对建筑材料的要求越来越高，混凝土强度 等级不断提高；另外，随着城市建设的发展和拆迁工程的日益增多，将产生大量的废弃 混凝土。绿色高性能混凝土是混凝土未来的发展方向，可将其应用于组合结构形成钢管 绿色高性能混凝土结构。因此，研究钢管绿色高性能混凝土具有一定的理论意义和工程 应用价值。 本文运用统一强度理论对钢管活性粉末混凝土构件与钢管再生混凝土构件的力学 性能及承载力计算方法等进行研究，结合粘结滑移机理对钢管活性粉末混凝土柱的轴压 性能分析，与文献的试验结果相比较，并对其进行数值模拟。主要成果有以下几个方面： (1) 运用统一强度理论，考虑中间主应力的影响，推导了钢管活性粉末混凝土和内 配 CFRP 筋的钢管再生混合短柱的极限承载力公式。将本文计算结果与文献试验数据进 行比较，吻合良好，表明统一强度理论对钢管绿色高性能混凝土柱的理论计算有非常好 的适用性。 (2) 阐述钢管混凝土粘结滑移的基本机理，从理论上推导出钢管与活性粉末混凝土 界面间的粘结滑移本构关系。着重分析了影响钢管与活性粉末混凝土之间粘结作用的因 素，涉及混凝土强度、长细比、套箍指标等方面。基于统一强度理论，考虑钢管活性粉 末混凝土界面间的粘结滑移作用，推导出钢管活性粉末混凝土轴压短柱承载力计算公 式。 (3) 采用有限元分析软件 ANSYS 对钢管活性粉末混凝土轴压短柱的荷载-变形关系 曲线和应力场图进行了数值模拟；分析了套箍指标和混凝土强度对钢管活性粉末混凝土 轴压短柱力学性能的影响。考虑钢管与活性粉末混凝土界面间的粘结滑移作用，采用非 线性弹簧单元分别模拟了钢管与活性粉末混凝土之间法向、纵向切向、环向切向三个方 向的作用，与试验结果和理论计算结果吻合良好。 关键词：钢管 RPC，钢管再生混凝土，轴压承载力，粘结滑移，数值模拟 本文得到以下项目的资助：国家自然科学基金项目、陕西省自然科学基 金项目(2011JM7002)、高等学校博士学科点专项科研基金项目(20110205130001)。 III III IV IV Abstract With the rapid development of super high-rise buildings and large span structures, the demand for concrete strength grade is increasingly high. In addition, the demolition process will produce large amounts of waste concrete with the development of accelerated pace urban construction and demolition projects. The green high performance concrete is the future development direction of the concrete. The application in combination structure will form the green high performance concrete filled steel tubular structures. In this regard, it is of great theoretical significance and engineering application value to study the RPC filled steel tubular components and recycled-concrete-segment/lump filled steel tubular members. In this paper, axial behavior and calculation method of bearing capacity of the green high performance concrete filled steel tube is analyzed based on the unified strength theory, finite element simulation. Combining with the bond-slip theory，new ultimate bearing capacity formula is derived with the highest regard for bond stress. The principal results are as follows: With