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人居學院博士研究生答辯安排信息表(周式明)

日期:2019-11-06 點擊數: 來源:

人居學院博士研究生答辯安排信息表

學號

4115022005

姓名

周式明

導師

孫清 教授

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研究方向

鋼管混凝土

論文題目

高強薄壁鋼管混凝土構件力學性能研究

中文摘要

鋼管混凝土(Concrete filled steel   tube, 簡稱CFST)由于優越的力學性能而廣泛運用于建筑、橋梁和輸電線路等工程。隨著結構向高聳、大跨、重載發展以及材料科學和冶金制造工業的進步,高強鋼的應用可縮減構件截面尺寸,降低結構自重,獲得良好的經濟效益,從而在工程中被逐步推廣。影響高強鋼材料強度發揮的關鍵問題是鋼管局部屈曲。在高強薄壁鋼管中內填混凝土形成高強薄壁鋼管混凝土,可利用內填混凝土對鋼管支撐作用有效減緩或避免鋼管局部屈曲,而混凝土由于受到鋼管約束作用,承載力和延性性能得到提高,是新型鋼管混凝土結構研究熱點。目前對于高強薄壁鋼管混凝土研究不足,缺少相應的設計方法。本文對高強薄壁鋼管混凝土構件力學性能和設計方法展開研究,具體進行以下幾方面的研究工作:

1)  基于以往文獻試驗數據統計分析,以徑厚比和混凝土抗壓強度為參數,設計了16

高強薄壁圓鋼管混凝土短柱試件,并對其進行軸心受壓試驗?;谠嚰茐倪^程和失效機理,提出短柱峰值荷載點處計算模型,明確短柱中鋼管與混凝土相互作用關鍵參數為圍壓,并提出大徑厚比下圍壓計算公式。在此基礎上,提出適用于纖維模型法的鋼管和核心混凝土單軸本構關系,與試驗結果和收集到的215個圓鋼管混凝土短柱試驗數據對比驗證所提模型的正確性。最后基于疊加理論,提出短柱極限承載力計算公式,與已有試驗數據對比,驗證公式可用于預估高強薄壁圓鋼管混凝土短柱承載力。

2)  依據過往試驗與有限元分析結果,以長細比為參數,設計了15根高強薄壁圓鋼管混

凝土長柱試件,并對其進行軸心受壓試驗。在試驗基礎上,建立精細化有限元模型,通過與試驗對比驗證模型合理性后,分析了徑厚比、混凝土強度和長細比等參數對長柱穩定系數的影響。結果表明:影響高強圓鋼管混凝土長柱穩定系數的最主要因素為構件的長細比。最后,基于邊緣屈服準則和極限分析,提出高強圓鋼管混凝土長柱穩定系數實用計算公式。

3)  基于工程實際,以徑厚比和剪跨比為參數,設計了15根高強薄壁鋼管混凝土梁,并

對其進行三點彎曲試驗。在試驗研究的基礎上,采用有限元方法分析了鋼材強度、混凝土強度、鋼管直徑和壁厚等參數對梁抗彎極限承載力的影響。研究結果表明:在峰值荷載時,高強鋼管在受拉區和受壓區均已屈服,且受壓區混凝土受鋼管約束作用,強度得到提高;梁抗彎承載力受徑厚比和鋼材強度等級影響較大而受混凝土強度等級影響較小。最后,基于高強薄壁鋼管混凝土梁失效模式,提出梁彎曲破壞計算模型和極限承載力計算公式,與試驗和有限元結果對比驗證公式正確性。

4)  依托實際220kV輸電線路工程,設計制作了部分灌漿的高強薄壁鋼管混凝土輸電桿

足尺試件,并對其進行試驗研究,驗證高強薄壁鋼管混凝土在工程應用的可靠性。在試驗研究的基礎上,建立了高強薄壁鋼管混凝土輸電桿精細化有限元模型。依據試驗和仿真分析結果,分析了高強薄壁鋼管混凝土輸電桿失效機理,驗證了本文提出的高強薄壁鋼管混凝土梁抗彎承載力計算公式的正確性,從而為工程應用提供參考。

答辯時間

 2019 119     上午   下午R   14:00開始

答辯地點

西安交大曲江校區西一樓四層黨員之家

答辯秘書

張玲玲

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工作單位

西安交通大學人居學院

答辯評委

評委人數

姓名

職稱/是否博導

工作單位

1

趙均海

教授     

長安大學

2

史慶軒

教授     

西安建筑科技大學

3

薛建陽

教授     

西安建筑科技大學

4

張陵

教授     

西安交通大學

5

馬建勛

教授     

西安交通大學

 

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