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内衬钢管空心钢筋混凝土柱(ISTHRC柱)是在空心钢筋混凝土柱的内壁增设钢管形成的一种新型构件。与后者相比,ISTHRC柱可以有效防止始于混凝土内壁的破坏,且钢管可以作为施工时的内模板,简化了施工工艺。从钢管形状上分,本文共研究了三种ISTHRC试件,即内衬八边形钢管空心钢筋混凝土试件(IOSTHRC试件)、内衬正方形钢管空心钢筋混凝土试件(IRSTHRC试件)和内衬圆形钢管空心钢筋混凝土试件(ICSTHRC试件)。其中IOSTHRC试件是本文实验中的试件,也是本文的主要研究对象。本文利用试验和ABAQUS有限元模拟主要研究了以下内容:
(1)对IOSTHRC试件开展了落锤冲击实验。实验的变量主要包括:冲击高度、支座条件和轴压比。本文根据试验结果,对试件破坏形态、冲击力时程曲线、位移时程曲线等数据进行了分析讨论,初步研究了各变量对这些结果的影响规律。取同批试验中的一个空心钢筋混凝土试件与同工况的本类试件进行了对比,对比结果表明:用内衬钢管替代内置钢筋笼使得构件的残余挠度大幅减小,抗冲击性能显著提高。
(2)考虑了材料的应变率效应,按照试验的相关情况,利用ABAQUS有限元分析建立了IOSTHRC试件落锤冲击的有限元模型。从材料本构、部件参数、约束接触、荷载施加和单元类型等各个方面对所建模型进行了详细介绍。通过对比模拟与实验的破坏模态、冲击力和挠度等来验证模型的合理性。经对比验证,所建模型整体上与实验吻合较好,找出了吻合最佳的工况作为下一步参数分析的基础工况,对于模型与实验的部分差异,总结了可能的原因。
(3)在所建立的有限元模型基础上,以固支冲击5m和简支冲击5m作为基本工况,对该类试件冲击动力响应的部分影响因素展开了研究。在保证各种材料用量相等的情况下引入了IRSTHRC试件和ICSTHRC试件,通过对比三者的挠度时程曲线,对三种ISTHRC试件冲击动力响应的特点进行了比较。若单以试件挠度作为抗撞性能的指标,在本文研究范围内以IRSTHRC试件的抗撞性能最好。
(1)对IOSTHRC试件开展了落锤冲击实验。实验的变量主要包括:冲击高度、支座条件和轴压比。本文根据试验结果,对试件破坏形态、冲击力时程曲线、位移时程曲线等数据进行了分析讨论,初步研究了各变量对这些结果的影响规律。取同批试验中的一个空心钢筋混凝土试件与同工况的本类试件进行了对比,对比结果表明:用内衬钢管替代内置钢筋笼使得构件的残余挠度大幅减小,抗冲击性能显著提高。
(2)考虑了材料的应变率效应,按照试验的相关情况,利用ABAQUS有限元分析建立了IOSTHRC试件落锤冲击的有限元模型。从材料本构、部件参数、约束接触、荷载施加和单元类型等各个方面对所建模型进行了详细介绍。通过对比模拟与实验的破坏模态、冲击力和挠度等来验证模型的合理性。经对比验证,所建模型整体上与实验吻合较好,找出了吻合最佳的工况作为下一步参数分析的基础工况,对于模型与实验的部分差异,总结了可能的原因。
(3)在所建立的有限元模型基础上,以固支冲击5m和简支冲击5m作为基本工况,对该类试件冲击动力响应的部分影响因素展开了研究。在保证各种材料用量相等的情况下引入了IRSTHRC试件和ICSTHRC试件,通过对比三者的挠度时程曲线,对三种ISTHRC试件冲击动力响应的特点进行了比较。若单以试件挠度作为抗撞性能的指标,在本文研究范围内以IRSTHRC试件的抗撞性能最好。