塔架结构中内配加劲件钢管混凝土构件受拉性能的研究

摘要

内配加劲件的钢管混凝土是由钢管核心混凝土中加配钢筋、钢管、型钢等钢构件而成，具有承载力高、延性好、刚度大等特点。目前为止，内配加劲件的钢管混凝土在轴压、抗弯、防火等方面已开展了广泛的研究，但对于其内外钢构件的受拉性能和共同工作性能都没有开展系统的研究。本文以内配钢筋和内配型钢的钢管混凝土作为研究对象，并针对其应用于在塔架结构时的受拉性能、荷载传递机制及内外钢构件的共同工作性能进行了探讨。具体内容如下：
　　基于拟建工程跨越塔进行缩尺试验研究，以得到侧向荷载作用下主材构件其内外钢构件受拉性能。以拟建苏通长江大跨越输电线塔架为工程背景，设计了主材构件分别采用内配钢筋和内配型钢钢管混凝土两种结构形式的缩尺模型，采用柱顶加载方式加载，研究侧向荷载作用下腹杆传来的荷载在内外钢构件之间传递时内外钢构件的受拉和共同工作性能。试验结果表明，侧向荷载作用下，两种结构形式的塔架主材构件其内外钢构件均能够较好的共同工作，内外连接构造是有效的，得到了内外钢构件应力比近似为1的结论。
　　通过内外钢管混凝土粘结试验研究钢管混凝土之间的粘结滑移本构。分别进行了内外钢管混凝土的拉拔和推出试验，得到了钢管混凝土受拉和受压时的粘结强度和平均粘结应力-滑移曲线。根据试验粘结应力-滑移曲线特征，引入了基于surface contact的牵引-分离式粘结滑移本构模型，并将此本构模型运用到有限元软件ABAQUS中和内外粘结试验进行了对比，吻合较好，为塔架有限元数值模拟提供了必要的准备。
　　对内配钢筋和内配型钢的钢管混凝土桁架进行数值模拟。基于试验模型中内配钢筋和内配型钢的钢管混凝土桁架，并运用有限元软件ABAQUS对无内外连接构造的桁架模型中荷载在内外钢构件之间的荷载传递机制进行模拟分析，得到了荷载在内外钢构件间由上而下、由外而内的传递机制。并探讨了有无内外连接构造对内外钢构件受拉性能的影响，研究表明内外连接可有效使内配加劲件充分受力。最终基于本文提出的荷载传递机制给出了塔架结构中内配钢筋/型钢的非全截面受拉承载力理论计算方法。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究背景

1.2 研究的目的与意义

1.3 国内外研究现状及分析

1.4 本文主要研究内容

第2章 内配钢筋/型钢钢管混凝土塔架缩尺试验研究

2.1 引言

2.2 试验设计

2.3 试验测量内容及测点布置

2.4 试验模型制作

2.5 试验装置及试验方法

2.6 材性试验

2.7 试验结果及分析

2.8 本章小结

第3章 钢管混凝土界面粘结滑移本构研究

3.1 引言

3.2 内外钢管混凝土粘结试验

3.3 粘结-滑移本构模型的提出

3.4 粘结-滑移本构模型的验证

3.5 本章小结

第4章 内配钢筋/型钢钢管混凝土塔架有限元及受拉承载力研究

4.1 引言

4.2 有限元模型建立

4.3 有限元结果及分析

4.4 无内外连接时界面传力机制

4.5 内外连接方式对内外钢构件受拉性能的影响

4.6 塔架结构中非全截面均匀受拉承载力计算方法

4.7 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢