纯扭作用下不同型式SRC构件抗扭性能有限元分析研究

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本文以钢骨混凝土构件为研究对象,通过对11个构件进行有限元分析,分组研究了主要影响因素变化对钢骨混凝土构件在纯扭作用下抗扭性能的影响,以有限元数据为基础,结合塑性力学原理和传统强度叠加原理,分别建立了H型SRC构件和含矩形钢骨SRC构件开裂扭矩和极限扭矩计算公式。具体内容为以下几个方面:(1)选取具有代表性的钢筋混凝土构件与H型钢骨混凝土构件对比研究,分别对每个构件的荷载位移曲线、混凝土应力情况、钢筋应力情况,以及钢骨混凝土构件的钢骨应力及其变形情况进行分析,研究有无钢骨对混凝土构件的影响,分析了两种构件的受扭性及其受力机理的异同点。(2)通过模拟标准钢骨混凝土构件及其对应的箱型中空混凝土构件和矩形钢管混凝土,探究了传统强度叠加原理的局限性及保守性。(3)在研究强度叠加原理的基础上,对比了3个含相同抗扭截面系数钢骨的钢骨混凝土构件,研究钢骨与混凝土间的约束范围不同对钢骨混凝土构件受扭性能的影响。(4)对影响钢骨混凝土纯扭性能的3个重要参数进行了研究。在保持其他参数不变的前提下,对比研究了3个含不同配筋率构件和3个含不同含箍率的钢骨混凝土构件,总结出纵筋配筋率和含箍率的改变对其扭转性能的影响。对比分析了H型SRC构件和含矩形钢骨SRC构件的抗扭性能。(5)在ABAQUS有限元分析的基础上,结合强度叠加原理,建立了H型SRC构件和含矩形钢骨SRC构件在受扭状态下开裂扭矩的计算公式,通过对ABAQUS有限元模拟值和计算值的分析比较,初步验证了公式的正确性。(6)以空间变角度桁架模型为基础,采用叠加原理,充分考虑了钢筋与混凝土以及型钢与混凝土间约束作用的作用大小,并通过添加修订系数,首次分别对矩形钢骨以及H型钢骨两种钢骨截面型式SRC构件建立了极限扭矩的计算公式,并通过对比ABAQUS模拟数值与计算值,初步验证了这一计算公式的正确性。
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