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第1章 绪论1

1.1 钢管混凝土的特点及发展现状1

1.1.1 钢管混凝土的特点1

1.1.2 钢管混凝土的发展2

1.2 煤矸石轻骨料混凝土的特点4

1.2.1 煤矸石简介及综合利用4

1.2.2 煤矸石轻骨料混凝土4

1.3 钢-煤矸石轻骨料混凝土组合结构的研究现状6

1.4 本书的研究内容10

参考文献11

第2章 钢管煤矸石混凝土纯弯构件的滞回性能研究15

2.1 引言15

2.2 试验概况15

2.2.1 试件设计与制作15

2.2.2 轻集料混凝土16

2.2.3 钢材力学性能17

2.2.4 试验装置、测试方法及加载制度18

2.3 试验现象19

2.4 试验结果与分析20

2.4.1 挠度变形曲线20

2.4.2 荷载-应变滞回关系曲线22

2.4.3 荷载-位移滞回关系曲线24

2.4.4 弯矩-曲率关系曲线25

2.4.5 骨架曲线26

2.4.6 位移延性系数27

2.4.7 耗能能力28

2.4.8 刚度退化曲线30

2.4.9 强度退化曲线30

2.5 极限抗弯承载力计算32

2.5.1 国内外有关规范抗弯承载力计算公式32

2.5.2 理论计算结果与试验结果的对比分析34

2.6 抗弯刚度计算35

2.6.1 国内外规范抗弯刚度计算公式35

2.6.2 理论计算结果与试验结果的对比分析36

2.7 恢复力模型的理论分析38

2.8 有限元模型的建立及验证41

2.8.1 材料模型的选取41

2.8.2 模型的建立42

2.8.3 模型的求解44

2.8.4 模型与试验结果的对比验证45

2.9 基于ABAQUS的圆钢管煤矸石轻骨料混凝土纯弯构件理论分析47

2.9.1 工作机理研究47

2.9.2 弯矩-曲率滞回关系曲线的计算53

2.9.3 弯矩-曲率滞回模型56

2.10 基于ABAQUS的圆钢管煤矸石轻骨料混凝土纯弯构件抗震性能分析59

2.10.1 延性性能59

2.10.2 耗能能力59

2.10.3 刚度退化60

2.10.4 强度退化62

2.11 本章小结63

参考文献64

第3章 钢管煤矸石混凝土压弯构件的滞回性能研究65

3.1 引言65

3.2 试验概况65

3.2.1 试件设计与制作65

3.2.2 试验装置、测试方法及加载制度66

3.3 试验现象67

3.4 试验结果与分析68

3.4.1 挠度变形曲线68

3.4.2 荷载-应变滞回关系曲线70

3.4.3 荷载-位移滞回关系曲线74

3.4.4 骨架曲线76

3.4.5 位移延性系数76

3.4.6 耗能能力78

3.4.7 刚度退化曲线78

3.5 极限承载力计算80

3.5.1 轴力计算80

3.5.2 横向极限承载力计算81

3.5.3 试件的理论计算结果82

3.5.4 试验值与各规范承载力的比较83

3.6 抗弯刚度计算84

3.7 恢复力模型的理论分析86

3.8 有限元分析88

3.8.1 模型建立88

3.8.2 模型与试验结果的对比验证88

3.8.3 数值模拟结果分析90

3.9 基于ABAQUS的圆钢管煤矸石混凝土压弯构件理论分析95

3.9.1 构件的破坏模式95

3.9.2 荷载-变形全过程分析95

3.10 基于ABAQUS的圆钢管煤矸石混凝土压弯构件抗震性能分析100

3.10.1 压弯构件的位移延性100

3.10.2 压弯构件的耗能101

3.10.3 压弯构件的刚度退化101

3.11 本章小结103

参考文献103

第4章 钢管煤矸石混凝土柱-钢梁加强环节点的滞回性能研究105

4.1 引言105

4.2 节点连接形式105

4.2.1 钢管混凝土梁-柱节点连接性能要求105

4.2.2 钢管混凝土柱-钢梁节点106

4.2.3 钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点109

4.3 钢管混凝土柱-梁节点的研究现状112

4.3.1 钢管混凝土柱-钢梁节点112

4.3.2 钢管混凝土柱-混凝土梁节点114

4.4 试验概况117

4.4.1 试件设计与制作117

4.4.2 试验装置、加载制度及量测内容119

4.4.3 材料的力学性能121

4.5 试验现象122

4.6 试验结果与分析123

4.6.1 荷载-应变关系曲线123

4.6.2 钢梁、加强环应力分析127

4.6.3 加强环节点刚性分析129

4.6.4 节点滞回性能分析132

4.7 有限元分析136

4.7.1 材料模型的选取136

4.7.2 模型的建立137

4.7.3 单元网格划分137

4.7.4 边界条件及荷载施加方式137

4.7.5 模型结果与试验结果的对比验证138

4.7.6 节点数值模拟结果分析140

4.8 基于ABAQUS的钢管煤矸石混凝土加强环节点的理论分析144

4.8.1 荷载-位移滞回曲线的特点144

4.8.2 P-△滞回曲线的骨架线全过程分析147

4.8.3 P-△滞回关系骨架曲线的影响参数分析147

4.8.4 弯矩-转角滞回曲线151

4.8.5 节点弯矩-转角关系参数分析154

4.8.6 节点承载力的确定158

4.9 基于ABAQUS的钢管煤矸石混凝土加强环节点的抗震性能分析159

4.9.1 节点的延性分析159

4.9.2 节点的耗能性能160

4.9.3 节点的刚度退化分析161

4.9.4 节点的强度退化分析161

4.10 本章小结162

参考文献163

第5章 钢管煤矸石混凝土牛腿-钢梁外加强环节点的滞回性能研究167

5.1 引言167

5.2 试验概况167

5.2.1 试件设计与制作167

5.2.2 试验装置、加载制度及测试方法167

5.2.3 材料的力学性能169

5.3 试验现象170

5.4 试验结果与分析172

5.4.1 荷载-应变关系曲线172

5.4.2 钢梁、加强环应力分析176

5.4.3 节点刚性分析180

5.4.4 剪力在节点中的传递181

5.4.5 节点滞回性能分析182

5.5 本章小结185

参考文献186

第6章 钢管煤矸石混凝土柱-钢筋煤矸石混凝土环梁节点的滞回性能研究187

6.1 引言187

6.2 试验概况188

6.2.1 试件设计与制作188

6.2.2 试验装置、加载制度及量测内容190

6.2.3 材料的力学性能194

6.3 试验现象194

6.4 试验结果与分析196

6.4.1 荷载-应变关系曲线196

6.4.2 节点抗震性能分析201

6.4.3 节点承载力的确定206

6.5 有限元模型的验证206

6.5.1 构件破坏形态的对比206

6.5.2 环梁式节点荷载-位移滞回曲线的对比206

6.5.3 环梁式节点骨架曲线的对比208

6.6 基于ABAQUS的钢管煤矸石混凝土环梁式节点理论分析209

6.6.1 单调荷载作用下环梁式节点的力学性能研究209

6.6.2 往复荷载作用下环梁式节点的力学性能研究215

6.6.3 环梁式节点的参数分析223

6.6.4 环梁式节点的极限承载力234

6.6.5 环梁式节点的刚性235

6.7 基于ABAQUS的钢管煤矸石混凝土环梁式节点的抗震性能分析236

6.7.1 节点的延性分析236

6.7.2 节点的耗能性能236

6.7.3 节点的刚度退化分析236

6.7.4 节点的强度退化分析237

6.8 本章小结237

参考文献238

第7章 钢筋贯穿式钢管煤矸石混凝土柱-煤矸石混凝土梁节点的滞回性能研究240

7.1 引言240

7.2 试验概况240

7.2.1 试件设计与制作240

7.2.2 试验装置、测试方法及加载制度242

7.2.3 材料的力学性能243

7.2.4 试件的屈服及破坏准则244

7.3 试验现象244

7.3.1 中柱节点试件试验现象及破坏过程244

7.3.2 边柱节点试件现象及破坏过程245

7.4 试验结果与分析246

7.4.1 荷载-应变关系曲线246

7.4.2 节点受力性能分析250

7.4.3 节点抗震性能分析251

7.4.4 节点承载力的确定254

7.4.5 与同种形式的普通钢管混凝土节点抗震性能指标对比255

7.5 钢管煤矸石混凝土柱-梁节点理论分析255

7.5.1 节点的受力机理及破坏形式255

7.5.2 钢筋贯穿式钢管煤矸石混凝土柱-梁节点的承载力计算257

7.5.3 钢筋贯穿式钢管煤矸石混凝土节点理论结果与试验结果对比260

7.6 有限元模型的验证260

7.6.1 构件破坏形态的对比260

7.6.2 钢筋贯穿式节点荷载-位移滞回曲线的对比261

7.6.3 钢筋贯穿式节点骨架曲线的对比261

7.7 基于ABAQUS的钢筋贯穿式钢管煤矸石混凝土节点的理论分析262

7.7.1 单调荷载作用下钢筋贯穿式节点的力学性能研究262

7.7.2 往复荷载作用下钢筋贯通式节点的力学性能研究266

7.7.3 钢筋贯穿式节点的参数分析275

7.7.4 钢筋贯穿式节点的极限承载力284

7.7.5 钢筋贯穿式节点刚性284

7.8 基于ABAQUS的钢筋贯穿式钢管煤矸石混凝土节点的抗震性能分析285

7.8.1 节点的延性分析285

7.8.2 节点的耗能性能285

7.8.3 节点的刚度退化分析285

7.8.4 节点的强度退化分析286

7.9 两类钢管煤矸石混凝土柱-煤矸石混凝土梁连接节点性能的对比287

7.9.1 节点延性和耗能的对比287

7.9.2 节点的承载力对比287

7.9.3 节点强度退化的对比288

7.9.4 节点刚度退化的对比288

7.10 本章小结289

参考文献290

第8章 钢管煤矸石混凝土框架结构的抗震性能研究291

8.1 引言291

8.2 钢管混凝土框架结构抗震性能的发展现状291

8.3 钢管煤矸石混凝土框架非线性分析模型的建立292

8.3.1 模型设计292

8.3.2 材料的本构关系模型293

8.4 钢管煤矸石混凝土框架Pushover分析296

8.4.1 概述296

8.4.2 模态分析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 钢管煤矸石混凝土框架与钢管混凝土框架Pushover分析对比311

8.5 钢管煤矸石混凝土框架的非线性时程分析314

8.5.1 概述314

8.5.2 SAP2000中框架模型非线性时程分析314

8.5.3 OpenSees中框架模型非线性时程分析331

8.6 本章小结334

参考文献335