目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 鋼管混凝土的特點及發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.1.1 鋼管混凝土的特點 1
1.1.2 鋼管混凝土的發(fā)展 2
1.2 煤矸石輕骨料混凝土的特點 4
1.2.1 煤矸石簡介及綜合利用 4
1.2.2 煤矸石輕骨料混凝土 4
1.3 鋼-煤矸石輕骨料混凝土組合結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀 6
1.4 本書的研究內(nèi)容 10
參考文獻 11
第2章 鋼管煤矸石混凝土純彎構(gòu)件的滯回性能研究 15
2.1 引言 15
2.2 試驗概況 15
2.2.1 試件設計與制作 15
2.2.2 輕集料混凝土 16
2.2.3 鋼材力學性能 17
2.2.4 試驗裝置、測試方法及加載制度 18
2.3 試驗現(xiàn)象 19
2.4 試驗結(jié)果與分析 20
2.4.1 撓度變形曲線 20
2.4.2 荷載-應變滯回關系曲線 22
2.4.3 荷載-位移滯回關系曲線 24
2.4.4 彎矩-曲率關系曲線 25
2.4.5 骨架曲線 26
2.4.6 位移延性系數(shù) 27
2.4.7 耗能能力 28
2.4.8 剛度退化曲線 30
2.4.9 強度退化曲線 30
2.5 極限抗彎承載力計算 32
2.5.1 國內(nèi)外有關規(guī)范抗彎承載力計算公式 32
2.5.2 理論計算結(jié)果與試驗結(jié)果的對比分析 34
2.6 抗彎剛度計算 35
2.6.1 國內(nèi)外規(guī)范抗彎剛度計算公式 35
2.6.2 理論計算結(jié)果與試驗結(jié)果的對比分析 36
2.7 恢復力模型的理論分析 38
2.8 有限元模型的建立及驗證 41
2.8.1 材料模型的選取 41
2.8.2 模型的建立 42
2.8.3 模型的求解 44
2.8.4 模型與試驗結(jié)果的對比驗證 45
2.9 基于ABAQUS的圓鋼管煤矸石輕骨料混凝土純彎構(gòu)件理論分析 47
2.9.1 工作機理研究 47
2.9.2 彎矩-曲率滯回關系曲線的計算 53
2.9.3 彎矩-曲率滯回模型 56
2.10 基于ABAQUS的圓鋼管煤矸石輕骨料混凝土純彎構(gòu)件抗震性能分析 59
2.10.1 延性性能 59
2.10.2 耗能能力 59
2.10.3 剛度退化 60
2.10.4 強度退化 62
2.11 本章小結(jié) 63
參考文獻 64
第3章 鋼管煤矸石混凝土壓彎構(gòu)件的滯回性能研究 65
3.1 引言 65
3.2 試驗概況 65
3.2.1 試件設計與制作 65
3.2.2 試驗裝置、測試方法及加載制度 66
3.3 試驗現(xiàn)象 67
3.4 試驗結(jié)果與分析 68
3.4.1 撓度變形曲線 68
3.4.2 荷載-應變滯回關系曲線 70
3.4.3 荷載-位移滯回關系曲線 74
3.4.4 骨架曲線 76
3.4.5 位移延性系數(shù) 76
3.4.6 耗能能力 78
3.4.7 剛度退化曲線 78
3.5 極限承載力計算 80
3.5.1 軸力計算 80
3.5.2 橫向極限承載力計算 81
3.5.3 試件的理論計算結(jié)果 82
3.5.4 試驗值與各規(guī)范承載力的比較 83
3.6 抗彎剛度計算 84
3.7 恢復力模型的理論分析 86
3.8 有限元分析 88
3.8.1 模型建立 88
3.8.2 模型與試驗結(jié)果的對比驗證 88
3.8.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析 90
3.9 基于ABAQUS的圓鋼管煤矸石混凝土壓彎構(gòu)件理論分析 95
3.9.1 構(gòu)件的破壞模式 95
3.9.2 荷載-變形全過程分析 95
3.10 基于ABAQUS的圓鋼管煤矸石混凝土壓彎構(gòu)件抗震性能分析 100
3.10.1 壓彎構(gòu)件的位移延性 100
3.10.2 壓彎構(gòu)件的耗能 101
3.10.3 壓彎構(gòu)件的剛度退化 101
3.11本章小結(jié) 103
參考文獻 103
第4章 鋼管煤矸石混凝土柱-鋼梁加強環(huán)節(jié)點的滯回性能研究 105
4.1 引言 105
4.2 節(jié)點連接形式 105
4.2.1 鋼管混凝土梁-柱節(jié)點連接性能要求 105
4.2.2 鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點 106
4.2.3 鋼管混凝土柱-鋼筋混凝土梁節(jié)點 109
4.3 鋼管混凝土柱-梁節(jié)點的研究現(xiàn)狀 112
4.3.1 鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點 112
4.3.2 鋼管混凝土柱-混凝土梁節(jié)點 114
4.4 試驗概況 117
4.4.1 試件設計與制作 117
4.4.2 試驗裝置、加載制度及量測內(nèi)容 119
4.4.3 材料的力學性能 121
4.5 試驗現(xiàn)象 122
4.6 試驗結(jié)果與分析 123
4.6.1 荷載-應變關系曲線 123
4.6.2 鋼梁、加強環(huán)應力分析 127
4.6.3 加強環(huán)節(jié)點剛性分析 129
4.6.4 節(jié)點滯回性能分析 132
4.7 有限元分析 136
4.7.1 材料模型的選取 136
4.7.2 模型的建立 137
4.7.3 單元網(wǎng)格劃分 137
4.7.4 邊界條件及荷載施加方式 137
4.7.5 模型結(jié)果與試驗結(jié)果的對比驗證 138
4.7.6 節(jié)點數(shù)值模擬結(jié)果分析 140
4.8 基于ABAQUS的鋼管煤矸石混凝土加強環(huán)節(jié)點的理論分析 144
4.8.1 荷載-位移滯回曲線的特點 144
4.8.2 P-Δ滯回曲線的骨架線全過程分析 147
4.8.3 P-Δ滯回關系骨架曲線的影響參數(shù)分析 147
4.8.4 彎矩-轉(zhuǎn)角滯回曲線 151
4.8.5 節(jié)點彎矩-轉(zhuǎn)角關系參數(shù)分析 154
4.8.6 節(jié)點承載力的確定 158
4.9 基于ABAQUS的鋼管煤矸石混凝土加強環(huán)節(jié)點的抗震性能分析 159
4.9.1 節(jié)點的延性分析 159
4.9.2 節(jié)點的耗能性能 160
4.9.3 節(jié)點的剛度退化分析 161
4.9.4 節(jié)點的強度退化分析 161
4.10本章小結(jié) 162
參考文獻 163
第5章 鋼管煤矸石混凝土牛腿-鋼梁外加強環(huán)節(jié)點的滯回性能研究 167
5.1 引言 167
5.2 試驗概況 167
5.2.1 試件設計與制作 167
5.2.2 試驗裝置、加載制度及測試方法 167
5.2.3 材料的力學性能 169
5.3 試驗現(xiàn)象 170
5.4 試驗結(jié)果與分析 172
5.4.1 荷載-應變關系曲線 172
5.4.2 鋼梁、加強環(huán)應力分析 176
5.4.3 節(jié)點剛性分析 180
5.4.4 剪力在節(jié)點中的傳遞 181
5.4.5 節(jié)點滯回性能分析 182
5.5 本章小結(jié) 185
參考文獻 186
第6章 鋼管煤矸石混凝土柱-鋼筋煤矸石混凝土環(huán)梁節(jié)點的滯回性能研究 187
6.1 引言 187
6.2 試驗概況 188
6.2.1 試件設計與制作 188
6.2.2 試驗裝置、加載制度及量測內(nèi)容 190
6.2.3 材料的力學性能 194
6.3 試驗現(xiàn)象 194
6.4 試驗結(jié)果與分析 196
6.4.1 荷載-應變關系曲線 196
6.4.2 節(jié)點抗震性能分析 201
6.4.3 節(jié)點承載力的確定 206
6.5 有限元模型的驗證 206
6.5.1 構(gòu)件破壞形態(tài)的對比 206
6.5.2 環(huán)梁式節(jié)點荷載-位移滯回曲線的對比 206
6.5.3 環(huán)梁式節(jié)點骨架曲線的對比 208
6.6 基于ABAQUS的鋼管煤矸石混凝土環(huán)梁式節(jié)點理論分析 209
6.6.1 單調(diào)荷載作用下環(huán)梁式節(jié)點的力學性能研究 209
6.6.2 往復荷載作用下環(huán)梁式節(jié)點的力學性能研究 215
6.6.3 環(huán)梁式節(jié)點的參數(shù)分析 223
6.6.4 環(huán)梁式節(jié)點的極限承載力 234
6.6.5 環(huán)梁式節(jié)點的剛性 235
6.7 基于ABAQUS的鋼管煤矸石混凝土環(huán)梁式節(jié)點的抗震性能分析 236
6.7.1 節(jié)點的延性分析 236
6.7.2 節(jié)點的耗能性能 236
6.7.3 節(jié)點的剛度退化分析 236
6.7.4 節(jié)點的強度退化分析 237
6.8 本章小結(jié) 237
參考文獻 238
第7章 鋼筋貫穿式鋼管煤矸石混凝土柱-煤矸石混凝土梁節(jié)點的滯回性能研究 240
7.1 引言 240
7.2 試驗概況 240
7.2.1 試件設計與制作 240
7.2.2 試驗裝置、測試方法及加載制度 242
7.2.3 材料的力學性能 243
7.2.4 試件的屈服及破壞準則 244
7.3 試驗現(xiàn)象 244
7.3.1 中柱節(jié)點試件試驗現(xiàn)象及破壞過程 244
7.3.2 邊柱節(jié)點試件現(xiàn)象及破壞過程 245
7.4 試驗結(jié)果與分析 246
7.4.1 荷載-應變關系曲線 246
7.4.2 節(jié)點受力性能分析 250
7.4.3 節(jié)點抗震性能分析 251
7.4.4 節(jié)點承載力的確定 254
7.4.5 與同種形式的普通鋼管混凝土節(jié)點抗震性能指標對比 255
7.5 鋼管煤矸石混凝土柱-梁節(jié)點理論分析 255
7.5.1 節(jié)點的受力機理及破壞形式 255
7.5.2 鋼筋貫穿式鋼管煤矸石混凝土柱-梁節(jié)點的承載力計算 257
7.5.3 鋼筋貫穿式鋼管煤矸石混凝土節(jié)點理論結(jié)果與試驗結(jié)果對比 260
7.6 有限元模型的驗證 260
7.6.1 構(gòu)件破壞形態(tài)的對比 260
7.6.2 鋼筋貫穿式節(jié)點荷載-位移滯回曲線的對比 261
7.6.3 鋼筋貫穿式節(jié)點骨架曲線的對比 261
7.7 基于ABAQUS的鋼筋貫穿式鋼管煤矸石混凝土節(jié)點的理論分析 262
7.7.1 單調(diào)荷載作用下鋼筋貫穿式節(jié)點的力學性能研究 262
7.7.2 往復荷載作用下鋼筋貫通式節(jié)點的力學性能研究 266
7.7.3 鋼筋貫穿式節(jié)點的參數(shù)分析 275
7.7.4 鋼筋貫穿式節(jié)點的極限承載力 284
7.7.5 鋼筋貫穿式節(jié)點剛性 284
7.8 基于ABAQUS的鋼筋貫穿式鋼管煤矸石混凝土節(jié)點的抗震性能分析 285
7.8.1 節(jié)點的延性分析 285
7.8.2 節(jié)點的耗能性能 285
7.8.3 節(jié)點的剛度退化分析 285
7.8.4 節(jié)點的強度退化分析 286
7.9 兩類鋼管煤矸石混凝土柱-煤矸石混凝土梁連接節(jié)點性能的對比 287
7.9.1 節(jié)點延性和耗能的對比 287
7.9.2 節(jié)點的承載力對比 287
7.9.3 節(jié)點強度退化的對比 288
7.9.4 節(jié)點剛度退化的對比 288
7.10本章小結(jié) 289
參考文獻 290
第8章 鋼管煤矸石混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震性能研究 291
8.1 引言 291
8.2 鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能的發(fā)展現(xiàn)狀 291
8.3 鋼管煤矸石混凝土框架非線性分析模型的建立 292
8.3.1 模型設計 292
8.3.2 材料的本構(gòu)關系模型 293
8.4 鋼管煤矸石混凝土框架Pushover分析 296
8.4.1 概述 296
8.4.2 模態(tài)分析 296
8.4.3 SAP2000中框架模型Pushover分析 297
8.4.4 OpenSees中框架模型Pushover分析 306
8.4.5 鋼管煤矸石混凝土框架與鋼管混凝土框架Pushover分析對比 311
8.5 鋼管煤矸石混凝土框架的非線性時程分析 314
8.5.1 概述 314
8.5.2 SAP2000中框架模型非線性時程分析 314
8.5.3 OpenSees中框架模型非線性時程分析 331
8.6 本章小結(jié) 334
參考文獻 335