鋼管混凝土結(jié)構(gòu)損傷與破壞過(guò)程研究.pdf

1、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)能充分發(fā)揮鋼管和混凝土兩種材料的作用，與其它結(jié)構(gòu)類型相比具有優(yōu)越的力學(xué)性能,在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用。因此對(duì)鋼管混凝土的研究已成為熱門的研究領(lǐng)域。但目前更多的研究工作還停留在鋼管混凝土的宏觀研究上，人們對(duì)鋼管混凝土破壞機(jī)理的認(rèn)識(shí)還相當(dāng)有限，因而未能建立起比較完備、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述手段，對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)破壞的預(yù)測(cè)缺乏合理而有效的力學(xué)模型。這使得人們對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的認(rèn)識(shí)遇到了很大的障礙。因此，開(kāi)展鋼管混凝土結(jié)構(gòu)破壞機(jī)

2、理研究具有重要的理論意義和工程意義。
　　由于混凝土材料的非均質(zhì)性、各向異性和非連續(xù)性，采用解析的方法和物理試驗(yàn)方法無(wú)法進(jìn)行破壞過(guò)程演化機(jī)理的模擬與分析。目前，鑒于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，數(shù)值計(jì)算分析仍是開(kāi)展鋼管混凝土結(jié)構(gòu)破裂機(jī)制研究的最有效手段之一。本文通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)和三維破壞過(guò)程分析數(shù)值模擬方法，開(kāi)展了圍繞鋼管混凝土柱的破壞過(guò)程和受力性能的全面研究。主要研究工作可以總結(jié)為以下幾個(gè)方面:
　　(1)從混凝土材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)層次

3、出發(fā)，基于細(xì)觀損傷力學(xué)，采用彈性損傷理論建立描述細(xì)觀單元的本構(gòu)關(guān)系，提出鋼管混凝土破裂過(guò)程數(shù)值試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，同時(shí)進(jìn)行該模型的驗(yàn)證及應(yīng)用分析，以證明其用于鋼管混凝土破壞過(guò)程研究的合理性。
　　(2)開(kāi)展組合短柱（包括圓鋼管混凝土和方矩形鋼管混凝土）的軸心受壓試驗(yàn)和數(shù)值模擬分析，研究其工作過(guò)程、承載能力和延性。對(duì)鋼管混凝土短柱進(jìn)行數(shù)值模擬分析。數(shù)值模擬考慮混凝土材料非均勻性，對(duì)試件的受力、變形與內(nèi)部裂縫萌生、擴(kuò)展及最終破壞的全過(guò)程進(jìn)行了數(shù)

4、值模擬。并討論了影響這種組合短柱力學(xué)性能和破壞過(guò)程的主要因素。
　　(3)基于聯(lián)想1800高性能計(jì)算機(jī)，采用大規(guī)模科學(xué)數(shù)值計(jì)算方法，進(jìn)行圓中空夾層和方中空夾層復(fù)式鋼管混凝土柱的三維數(shù)值模擬，分析在軸壓作用下，兩種形式的復(fù)式鋼管混凝土柱受力性能和破壞特征，給出荷載-位移曲線及破壞過(guò)程中的應(yīng)力、聲發(fā)射等的分布，分析極限承載力。并研究了空心率對(duì)空心鋼管混凝土軸壓短柱工作性能的影響。
　　(4)通過(guò)對(duì)10根圓鋼管混凝土偏壓柱的試驗(yàn)研