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第1章 绪论1

1.1 空实心钢管混凝土的应用及特点1

1.1.1 实心钢管混凝土1

1.1.2 空心钢管混凝土7

1.2 存在的问题10

1.3 本书研究思路和内容10

参考文献11

第2章 空实心钢管混凝土统一理论和统一设计公式12

2.1 空实心钢管混凝土轴压承载力统一理论研究12

2.1.1 引言12

2.1.2 空心和实心圆形钢管混凝土柱的数学模型13

2.1.3 空实心钢管混凝土轴压组合强度统一公式推导14

2.1.4 空实心钢管混凝土轴压承载力30

2.1.5 空实心钢管混凝土组合刚度研究35

2.2 空实心钢管混凝土纯弯强度统一公式39

2.2.1 引言39

2.2.2 理论假设和受力分析40

2.2.3 方形构件40

2.2.4 八边形构件44

2.2.5 实用简化公式50

2.3 空实心钢管混凝土构件复杂受力下承载力研究53

2.3.1 引言53

2.3.2 塑性平衡桁架理论54

2.3.3 平衡方程的推导55

2.3.4 复杂受力下模型的等效79

2.3.5 相关方程的推导80

2.3.6 钢管与混凝土的相互作用对相关方程的修正87

2.4 有限元验证92

2.4.1 有限元模型的建立92

2.4.2 有限元模型的验证93

2.4.3 理论公式计算结果与有限元结果的比较94

2.4.4 理论公式计算结果与试验结果比较97

2.5 实验验证101

2.5.1 引言101

2.5.2 钢管和混凝土的材料性能试验101

2.5.3 钢管混凝土轴压试验105

2.6 结论和展望117

参考文献119

第3章 空实心钢管混凝土数值计算理论120

3.1 引言120

3.2 有限元计算120

3.2.1 常温条件下材料静力本构关系及其参数确定120

3.2.2 钢管混凝土防火计算模型126

3.2.3 适用于动力计算模型134

3.2.4 适用于结构整体分析的钢管混凝土纤维梁模型143

3.2.5 考虑混凝土徐变和施工影响的钢管混凝土模型146

3.2.6 钢管混凝土局部稳定模型154

3.2.7 常温和高温下CFRP模型157

3.2.8 常温和高温下GFRP模型159

3.2.9 高温下混凝土裂纹模型160

3.2.10 混凝土高温下剥落模型161

3.2.11 混凝土防腐电化学脱盐有限元模型174

3.2.12 钢管与混凝土界面模型178

3.3 有限元结果与试验结果的对比180

3.3.1 轴压短柱180

3.3.2 轴压长柱181

3.3.3 纯弯构件182

3.3.4 偏压构件184

3.3.5 冲击184

3.3.6 抗震194

3.3.7 徐变构件197

3.3.8 钢管混凝土构件温度场199

3.3.9 钢管混凝土构件防火202

3.3.10 高温下混凝土内部孔隙压力验证204

3.3.11 混凝土防腐电化学脱盐模型验证206

3.3.12 局部稳定问题209

3.3.13 FRP高温下验证212

3.4 总结和展望214

参考文献214

第4章 空实心钢管混凝土防火性能218

4.1 引言218

4.2 研究现状219

4.2.1 总体研究阶段219

4.2.2 实心钢管混凝土构件防火国外研究现状220

4.2.3 实心钢管混凝土构件防火国内研究现状221

4.2.4 空心钢管混凝土防火研究现状221

4.2.5 钢管混凝土框架抗火性能的研究现状221

4.3 基本假定和判断防火失效准则222

4.4 实心钢管混凝土构件的耐火性能有限元分析223

4.4.1 概述223

4.4.2 钢管混凝土防火有限元模型224

4.4.3 实心钢管混凝土柱耐火极限分析225

4.5 空心钢管混凝土构件的耐火性能研究237

4.5.1 空心率对钢管混凝土温度场的影响237

4.5.2 不同火荷载下空心率对钢管混凝土耐火性能的影响237

4.6 空实心钢管混凝土防火涂料厚度的计算方法242

4.6.1 第一种保护方案243

4.6.2 第二种保护方案244

4.7 混凝土或水泥砂浆脱落问题的研究246

4.7.1 概述246

4.7.2 研究现状247

4.7.3 有限元模型的建立249

4.7.4 骨架应力250

4.7.5 模拟结果250

4.7.6 剥落的产生及回归分析253

4.8 钢管混凝土框架结构耐火性能263

4.8.1 概述263

4.8.2 计算模型264

4.8.3 计算结果与分析266

4.8.4 标准耐火试验与实际框架中构件抗火性能的比较271

4.8.5 钢管混凝土框架柱耐火极限计算公式276

4.9 总结和展望282

参考文献283

第5章 徐变对空心钢管混凝土构件承载力的影响288

5.1 引言288

5.2 国内外现状288

5.3 空心钢管混凝土徐变影响的理论分析292

5.3.1 基于切线模量理论的空心钢管混凝土轴压构件欧拉临界力公式292

5.3.2 混凝土的切线模量与应变的关系292

5.3.3 弹塑性阶段钢材的切线模量与应变的关系293

5.3.4 徐变影响的理论公式294

5.3.5 基于切线模量理论的偏压构件稳定承载力公式295

5.4 有限元模型296

5.4.1 ABAQUS有限元徐变法则296

5.4.2 有限元模型的建立297

5.4.3 有限元与试验对比298

5.5 核心混凝土徐变对空心钢管混凝土轴压稳定的影响301

5.5.1 轴压构件徐变量的计算301

5.5.2 徐变前后混凝土与钢材模量变化303

5.5.3 徐变影响系数的确定304

5.6 徐变对空心钢管混凝土偏心受压构件稳定承载力的影响305

5.7 总结和展望310

5.7.1 总结310

5.7.2 展望311

参考文献311

第6章 钢管混凝土结构连续性施工安全性评估313

6.1 引言313

6.2 国内外研究现状314

6.2.1 钢管初应力的研究现状314

6.2.2 钢管混凝土徐变研究现状314

6.2.3 施工控制研究现状314

6.3 连续性分级加载施工中钢管初应力和龄期混凝土徐变的影响316

6.3.1 连续性分级加载施工中各种影响因素316

6.3.2 试验研究321

6.3.3 有限元计算327

6.3.4 龄期对轴压、偏压构件承载力的影响329

6.3.5 连续性施工时钢管初应力和龄期混凝土徐变的影响343

6.3.6 管内混凝土徐变引起的内力变化与钢管初应力影响的统一361

6.4 总结和展望366

6.4.1 总结366

6.4.2 展望366

参考文献366

第7章 空心钢管混凝土的抗震性能368

7.1 引言368

7.2 钢管混凝土抗震性能研究现状369

7.2.1 实心钢管混凝土抗震性能国外研究现状369

7.2.2 实心钢管混凝土抗震性能国内研究现状370

7.3 空心钢管混凝土抗震性能有限元分析371

7.3.1 空心率对骨架曲线的影响371

7.3.2 钢材强度对骨架曲线的影响373

7.3.3 混凝土强度对骨架曲线的影响374

7.3.4 长细比对骨架曲线的影响375

7.3.5 轴压比对骨架曲线的影响376

7.3.6 含钢率对骨架曲线的影响376

7.4 骨架曲线简化模型的提出377

7.4.1 骨架曲线简化模型的提出378

7.4.2 骨架曲线简化模型中各参数确定378

7.5 空心钢管混凝土位移延性系数的计算406

7.5.1 空心钢管混凝土位移延性系数的定义406

7.5.2 延性系数公式的得出407

7.5.3 延性系数公式的验证407

7.6 空心钢管混凝土框架结构抗震性能研究409

7.6.1 地震波的选择409

7.6.2 空心钢管混凝土框架模型的建立过程410

7.6.3 空心率对结构的影响413

7.6.4 截面形状对结构的影响415

7.6.5 空心结构与普通结构的对比417

7.7 总结和展望420

7.7.1 总结420

7.7.2 展望420

参考文献421

第8章 钢管混凝土现场无焊接节点抗震性能423

8.1 引言423

8.2 钢筋混凝土梁-钢管混凝土柱节点抗震性能试验研究424

8.2.1 试件准备及装置说明424

8.2.2 试验现象及分析439

8.2.3 试验结果及分析444

8.3 钢筋混凝土梁-钢管混凝土柱节点抗震性能有限元分析452

8.3.1 三维有限元节点模型的建立与计算452

8.3.2 节点试验有限元分析结果454

8.3.3 忽略节点域变形的节点初始刚度简化分析460

8.3.4 影响钢管混凝土节点抗震性能的参数分析465

8.4 钢筋混凝土梁-钢管混凝土柱节点骨架曲线理论分析475

8.4.1 弹性阶段初始刚度计算475

8.4.2 塑性阶段与退化阶段的强度与刚度计算483

8.4.3 骨架曲线理论模型与有限元对比验证486

8.5 结论和展望490

8.5.1 结论490

8.5.2 展望490

参考文献491

第9章 钢管混凝土局部稳定性研究492

9.1 引言492

9.2 研究现状492

9.3 有限元和理论计算模型495

9.3.1 局部稳定计算的有限元模型建立495

9.3.2 空心薄壁钢管混凝土发生局部屈曲时判断标准496

9.4 空心薄壁方钢管混凝土柱局部屈曲性能分析498

9.4.1 空心薄壁方钢管混凝土柱的破坏形态分析498

9.4.2 空心薄壁方钢管混凝土柱的荷载位移曲线499

9.4.3 各种因素对构件屈曲性能的影响500

9.4.4 空心薄壁方钢管混凝土柱局部屈曲宽厚比限值的确定505

9.4.5 空心薄壁方钢管混凝土柱局部屈曲宽厚比限值的比较506

9.5 空心薄壁八边形钢管混凝土柱局部屈曲性能分析512

9.5.1 空心薄壁八边形钢管混凝土柱的破坏形态分析512

9.5.2 空心薄壁八边形钢管混凝土柱的应变荷载曲线分析513

9.5.3 各种因素对屈曲性能的影响513

9.5.4 空心薄壁八边形钢管混凝土柱宽厚比限值的确定517

9.5.5 与空八边形钢管局部屈曲性能的比较517

9.6 空心薄壁十六边形钢管混凝土柱局部屈曲性能分析520

9.6.1 径厚比变化对构件屈曲性能的影响520

9.6.2 与空十六边形钢管局部屈曲性能的比较521

9.7 空心薄壁圆形钢管混凝土柱局部屈曲性能分析524

9.7.1 径厚比变化对构件屈曲性能的影响524

9.7.2 空心薄壁圆钢管混凝土柱径厚比限值的比较525

9.8 总结和展望527

9.8.1 总结527

9.8.2 展望527

参考文献528

第10章 钢管混凝土无损检测530

10.1 引言530

10.2 超声波检测原理及方法530

10.2.1 传统的超声波检测原理530

10.2.2 检测方法530

10.3 结合HHT分析的超声检测法532

10.3.1 经验模态分解法533

10.3.2 Hilbert变换534

10.3.3 超声信号的预处理535

10.4 试验研究537

10.4.1 无缺陷位置与脱层位置的对比538

10.4.2 无缺陷位置与内含杂物位置的对比539

10.4.3 无缺陷位置与中心孔洞位置的对比540

10.5 总结和展望540

10.5.1 总结540

10.5.2 展望541

参考文献541