鋼管混凝土結(jié)構(gòu)損傷與破壞過程研究.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,在實際工程中得到了廣泛的應(yīng)用。因此對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，人們對鋼管混凝土破壞機理的認識還相當(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，對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)破壞的預(yù)測缺乏合理而有效的力學(xué)模型。這使得人們對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的認識遇到了很大的障礙。因此，開展鋼管混凝土結(jié)構(gòu)破壞機

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方法無法進行破壞過程演化機理的模擬與分析。目前，鑒于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，數(shù)值計算分析仍是開展鋼管混凝土結(jié)構(gòu)破裂機制研究的最有效手段之一。本文通過物理實驗和三維破壞過程分析數(shù)值模擬方法，開展了圍繞鋼管混凝土柱的破壞過程和受力性能的全面研究。主要研究工作可以總結(jié)為以下幾個方面:
　　(1)從混凝土材料的細觀結(jié)構(gòu)層次

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

4、值模擬。并討論了影響這種組合短柱力學(xué)性能和破壞過程的主要因素。
　　(3)基于聯(lián)想1800高性能計算機，采用大規(guī)?？茖W(xué)數(shù)值計算方法，進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。并研究了空心率對空心鋼管混凝土軸壓短柱工作性能的影響。
　　(4)通過對10根圓鋼管混凝土偏壓柱的試驗研