钢管珊瑚混凝土柱承载力试验和理论研究-结构工程专业论文.docxVIP

万方数据 Classified Index: TU398+.5 U.D.C: 624 Dissertation for the Master Degree in Engineering EXPERIMENTAL AND THEORETICAL RESEARCH ON BEARING CAPACITY OF CORAL-CONCRETE FILLED STEEL TUBE COLUMN Candidate: Wang Fang Supervisor: Prof. Zha Xiaoxiong Academic Degree Applied for： Master Degree in Engineering Speciality: Structural Engineering Affiliation: Shenzhen Graduate School Date of Defence: December, 2013 Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 摘 要 随着海洋开发以及海洋权益的争夺，包括军事防护工程在内的海洋工程 建设日益增多，对于远离大陆的岛礁工程来说，所需的各项材料均从遥远的 大陆运输，其运输成本非常昂贵。钢管珊瑚混凝土构件因珊瑚混凝土原材料 易获得，早期强度高，施工方便等优点成为海洋开发项目的首选。但由于珊 瑚的生活环境和结构特性决定其表面有大量氯离子附着，氯离子腐蚀成为制 约其应用的首要问题，本文在理论分析的基础上，证明了珊瑚混凝土在钢管 混凝土中应用的可行性。为方便工程实际应用，本文通过实验、理论和有限 元相结合的方法，重点研究钢管珊瑚混凝土柱的承载力性能及延性性能，通 过大量的数值分析，给出了钢管珊瑚混凝土柱轴压承载力计算公式，并计算 了压弯构件的位移延性系数。 具体包括以下研究工作： 依据混凝土中钢材的腐蚀机理，通过理论分析得出腐蚀反应速率由氧气 含量控制，通过极限分析方法计算不同截面形式的钢管珊瑚混凝土在不同腐 蚀类型下的极限腐蚀厚度，并将计算结果与已有的实验结果进行对比。 以 C30 混凝土为基准混凝土，用珊瑚礁、砂全部替代混凝土中的粗、细 骨料，分别对 3 组 9 个钢管珊瑚混凝土短柱进行了材性实验和轴压短柱实验， 并对实验现象和结果进行分析。 用有限元软件 ABAQUS 对钢管珊瑚混凝土轴压过程进行模拟，并用实 验结果进行验证；依据普通钢管混凝土统一理论，结合钢管珊瑚混凝土轴压 短柱承载力试验和有限元数值分析，最终给出基于普通钢管混凝土统一理论 设计法的钢管珊瑚混凝土柱承载力计算公式。 根 据瑞利 -里兹法 和极 限平衡理 论进行了钢 管 珊瑚 混 凝土构件滞 回性能 的分析，修正了钢管素混凝土压弯构件荷载-位移曲线的骨架曲线模型，计算 了压弯构件的位移延性系数，对比分析了钢管珊瑚混凝土与钢管普通混凝土 延性差异的原因。 关键词：珊瑚；钢管混凝土；氯离子腐蚀；承载力；位移延性 -I-  Abstract With marine development and the competition of maritime rights and interests, including military protection engineering, marine construction is increasing. For isolated reef engineering, all the required materials are distant from the mainland transport; and the transportation costs are very expensive. Coral-CFST has become the first choice of marine development projects, for the advantage of its easily obtained raw material, high early strength and convenient construction. However, due to the structure and living environment of coral, whose’s surface attaches a large number of chloride ion. Chlorine ion corrosion becomes the primary problem to restrict its application. This paper is on the bas