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用心评判不锈钢管的研究

用心评判不锈钢管的研究    复合不锈钢管混凝土是在复合普通钢管混凝土基础上发展起来的,这一新型组合结构不仅具有复合普通钢管混凝土的优点,诸如塑性和韧性好、承载力高、自重轻、施工方便等,而且由于外钢管为不锈钢材料,因而还具有美观、耐久性好、耐腐蚀等优点,在对抗腐蚀能力要求较高的海洋平台和跨海桥梁结构以及城市标志性建筑有很好的应用前景。本文采用试验和有限元分析相结合的方法研究复合不锈钢管混凝土柱在拟静力作用下的抗震性能,对其破坏过程、破坏形态、破坏机理和参数分析进行了详细研究。为了满足精密不锈钢管内表面的质量要求,研制了一种三工位抛光设备。该抛光设备主要由修磨台架、三主轴修磨机组、操作台、电气控制系统以及除尘系统等组成,适用于抛光前粗糙度≤3.2μm、管径19~114.3 mm、长度6 m的不锈钢管的内表面磨削加工。通过对抛光质量影响因素的分析,提出了控制措施及设备配置优选方案。采用该抛光机对不同规格不锈钢管坯内表面进行加工,抛光后的产品表面粗糙度≤0.2μm,达到了产品设计要求。 主要进行了以下研究工作:(1)完成了 8根圆形构件(包括6根圆形复合不锈钢管混凝土、2根中空夹层不锈钢管混凝土)和8根方形构件(包括6根方形复合不锈钢管混凝土、1根中空夹层不锈钢管混凝土以及1根不锈钢管混凝土)在往复荷载作用下的试验研究。试验变化的参数为:轴压比、内外管尺寸比。研究了复合不锈钢管混凝土柱在往复荷载作用下的全过程状态、最终破坏形态、侧向荷载-位移滞回曲线、骨架线、刚度退化、延性、耗能能力、变形、应变、弯矩-曲率关系等,考察了不同参数的影响规律并比较了不同截面类型柱的性能。(2)利用ABAQUS有限元软件建立了复合不锈钢管混凝土柱在单调和往复加载作用下的有限元分析模型,有限元计算结果与试验结果吻合良好,验证了有限元模型的适用性。(3)利用验证后的有限元分析模型进行复合不锈钢管混凝土柱在轴压力和侧向荷载作用下全过程的工作机理分析,考察了外不锈钢管、内钢管、夹层混凝土、核心混凝土的应力状态。(4)以外钢管屈服强度、内管屈服强度、夹层混凝土抗压强度、内层混凝土抗压强度、内外管尺寸比、外管径厚比(宽厚比)、内管径厚比、轴压比和长细比为变化参数,考察各参数对复合不锈钢管混凝土柱侧向荷载-侧向位移骨架线的影响规律,比较了复合不锈钢管混凝土柱和复合普通钢管混凝土柱在性能上的差异。在参数分析的基础上,提出了复合不锈钢管混凝土结构侧向荷载-位移骨架线的简化计算方法。

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