內容簡介
本書通過介紹典型工程實例,闡述鋼管混凝土在工程實踐中的套用概況以及這種結構的基本特點,重點闡述在圓形和方、矩形鋼管內部填充實心混凝土而形成的鋼管混凝土構件。以構建基於全壽命周期的鋼管混凝土結構分析理論和設計方法為目標,本書研究了鋼管混凝土構件在壓(拉)、彎、扭、剪及其複合受力狀態下的力學實質,論述了鋼管混凝土基本構件在長期荷載、氯離子腐蝕作用、反覆荷載、撞擊作用和火災作用下以及火災作用後的工作機理,建立了其實用設計方法。本書還闡述了鋼管混凝土結構構件的一些關鍵問題,如受軸向局壓荷載時的力學性能、施工階段鋼管初應力的限值、核心混凝土的水化熱和收縮、混凝土澆築質量與核心混凝土缺陷的影響規律、鋼管及其核心混凝土間的粘結性能,以及新型鋼管混凝土結構的設計原理。
本書具有理論性、系統性和工程實用性,可供土木工程領域的科技人員,以及高等院校的相關專業的教師、研究生和高年級本科生參考使用。
圖書目錄
第 1 章 緒論
1.1 鋼管混凝土結構的特點
1.2 鋼管混凝土結構的發展和研究
1.2.1 靜力性能
1.2.2 動力性能
1.2.3 耐火性能
1.3 本書的主要內容和研究思路
1.3.1 基於全壽命周期的鋼管混凝土結構分析理論框架
1.3.2 研究思路和主要內容
第 2 章 鋼管混凝土工程實踐
2.1 引言
2.2 鋼管混凝土結構套用實例
2.2.1 單層和多層廠房柱
2.2.2 設備構架柱、各種支架柱和棧橋柱
2.2.3 捷運站台柱
2.2.4 送變電桿塔
2.2.5 桁架壓桿
2.2.6 樁
2.2.7 空間結構
2.2.8 高層和超高層建築
2.2.9 高聳建築結構
2.2.10 橋樑結構
第 3 章 鋼管混凝土壓(拉)彎構件的力學性能
3.1 引言
3.2 壓彎構件荷載 - 變形關係的理論分析
3.2.1 簡述
3.2.2 壓彎構件的纖維模型法
3.2.3 壓(拉)彎構件的有限元法
3.3 試驗研究
3.3.1 軸心受壓短柱
3.3.2 軸心受壓長柱
3.3.3 純彎曲試件
3.3.4 壓彎試件
3.3.5 軸心受拉試件
3.3.6 拉彎試件
3.4 承載力實用計算方法
3.4.1 簡述
3.4.2 實用計算方法
3.5 小結
第 4 章 鋼管混凝土構件在壓彎扭剪複合受力狀態下的力學性能
4.1 引言
4.2 鋼管混凝土受純扭轉時的力學性能
4.2.1 有限元計算模型
4.2.2 荷載 - 變形關係計算
4.2.3 計算結果和試驗結果比較
4.2.4 扭轉破壞模態
4.2.5 受力特性分析
4.2.6 鋼管與核心混凝土之間的相互作用
4.2.7 荷載 - 變形關係的影響因素分析
4.2.8 受扭承載力實用計算方法
4.3 鋼管混凝土橫向受剪時的力學性能
4.3.1 有限元計算模型
4.3.2 剪跨比的影響分析
4.3.3 計算結果和試驗結果比較
4.3.4 純剪 τ-γ 關係的影響因素
4.3.5 抗剪強度實用計算方法
4.4 鋼管混凝土受壓扭時的力學性能
4.4.1 荷載 - 變形關係計算
4.4.2 計算結果和試驗結果比較
4.4.3 工作機理分析
4.4.4 承載力相關方程
4.5 鋼管混凝土受彎扭時的力學性能
4.5.1 荷載 - 變形關係計算
4.5.2 計算結果和試驗結果比較
4.5.3 工作機理分析
4.5.4 承載力相關方程
4.6 鋼管混凝土受壓彎扭時的力學性能
4.6.1 荷載 - 變形關係計算和分析
4.6.2 計算結果和試驗結果比較
4.6.3 承載力相關方程
4.7 鋼管混凝土受壓彎剪時的力學性能
4.7.1 荷載 - 變形關係計算
4.7.2 計算結果與試驗結果比較
4.7.3 工作機理分析
4.7.4 荷載 - 變形關係的特點
4.7.5 承載力相關方程
4.7.6 剪下變形的影響分析
4.8 鋼管混凝土受壓彎扭剪時的力學性能
4.8.1 荷載 - 變形關係計算和分析
4.8.2 承載力相關方程
4.9 鋼管混凝土構件承載力設計公式
4.9.1 計算指標
4.9.2 承載力設計公式
4.10 小結
第 5 章 鋼管混凝土受軸向局壓時的力學性能
5.1 引言
5.2 試驗研究
5.2.1 不帶端板的方鋼管混凝土
5.2.2 帶端板的鋼管混凝土
5.3 有限元計算模型
5.3.1 計算方法
5.3.2 計算結果和試驗結果比較
5.4 工作機理分析
5.4.1 受力全過程分析
5.4.2 影響因素分析
5.5 承載力實用計算方法
5.5.1 局壓承載力折減係數
5.5.2 端板剛度影響指標
5.5.3 參數分析
5.5.4 承載力計算公式
5.6 小結
第 6 章 鋼管混凝土在長期荷載作用下的力學性能
6.1 引言
6.2 核心混凝土水化熱和收縮的試驗研究
6.2.1 試驗概況
6.2.2 混凝土溫度實測結果與分析
6.2.3 收縮變形試驗結果及分析
6.3 長期荷載作用下試件的試驗研究
6.3.1 試驗概況
6.3.2 變形測試
6.3.3 承載力試驗
6.4 長期荷載作用下變形的計算
6.4.1 徐變和收縮模型
6.4.2 計算方法
6.4.3 參數分析
6.5 考慮長期荷載作用影響時荷載 - 變形關係的計算
6.5.1 混凝土的應力 - 應變關係
6.5.2 荷載 - 變形關係和承載力的計算
6.5.3 影響承載力的因素分析
6.6 長期荷載影響係數計算
6.7 小結
第 7 章 氯離子腐蝕作用下鋼管混凝土構件的工作機理
7.1 引言
7.2 試驗研究
7.2.1 軸心受壓試件
7.2.2 軸心受拉試件
7.2.3 純彎試件
7.2.4 壓彎試件
7.3 有限元計算模型
7.3.1 全過程有限元計算模型建立
7.3.2 有限元分析模型的驗證
7.3.3 工作機理分析
7.4 承載力實用計算方法
7.4.1 承載力影響參數分析
7.4.2 承載力計算公式
7.5 可靠度分析
7.5.1 一次破壞載入工況
7.5.2 各典型工況
7.5.3 鋼管混凝土軸心受力強度分項係數
7.6 小結
第 8 章 鋼管混凝土構件的滯回性能
8.1 引言
8.2 彎矩 - 曲率滯回性能
8.2.1 循環應力下鋼材和混凝土的本構模型
8.2.2 彎矩 - 曲率滯回關係的計算
8.2.3 彎矩 - 曲率滯回關係骨架線的特點
8.2.4 彎矩 - 曲率滯回模型
8.3 水平荷載 - 水平位移滯回性能
8.3.1 試驗研究
8.3.2 P-Δ 滯回關係的計算
8.3.3 P-Δ 滯回關係骨架線特點
8.3.4 P-Δ 滯回模型
8.3.5 位移延性係數實用計算方法
8.4 小結
第 9 章 撞擊作用下鋼管混凝土構件的工作機理
9.1 引言
9.2 試驗研究
9.2.1 試驗設計
9.2.2 試驗結果及分析
9.3 有限元計算模型
9.3.1 有限元計算模型的建立
9.3.2 模型驗證
9.4 工作機理分析
9.4.1 構件受力全過程分析
9.4.2 軸壓荷載對橫向撞擊性能的影響
9.4.3 長期荷載、腐蝕及撞擊耦合分析
9.5 撞擊作用下受彎承載力實用計算方法
9.5.1 影響因素分析
9.5.2 受彎承載力計算方法
9.6 小結
第 10 章 鋼管混凝土柱的耐火性能和抗火設計原理
10.1 引言
10.2 鋼管混凝土柱耐火極限的試驗研究
10.2.1 試驗概況
10.2.2 試驗方法
10.2.3 試驗結果及分析
10.3 鋼管混凝土柱截面溫度場的計算
10.3.1 鋼材和混凝土的熱工性能
10.3.2 溫度場計算
10.3.3 試驗研究
10.4 火災作用下(後)鋼管混凝土柱的理論分析模型
10.4.1 火災模型,力、溫度和時間路徑
10.4.2 高溫下(後)鋼材和混凝土的材料特性
10.4.3 數值計算模型
10.4.4 荷載 - 變形關係及耐火極限的計算
10.4.5 耐火極限簡化數值計算方法
10.5 耐火極限影響因素分析
10.5.1 火災下鋼管混凝土柱“有效荷載”的確定
10.5.2 參數分析
10.6 火災下構件承載力的計算
10.6.1 火災下構件承載力影響係數及參數分析
10.6.2 承載力影響係數實用計算方法
10.7 防火保護層厚度實用計算方法
10.7.1 “有效荷載”作用下的防火保護層厚度
10.7.2 不同荷載比下的防火保護層厚度
10.8 工程套用
10.9 小結
第 11 章 火災作用後鋼管混凝土構件的力學性能
11.1 引言
11.2 恆高溫後鋼管混凝土的軸壓力學性能
11.2.1 試驗研究
11.2.2 數值分析
11.3 標準火災作用後鋼管混凝土試件試驗研究
11.3.1 試驗概況
11.3.2 試驗結果與分析
11.3.3 荷載 - 變形關係計算與試驗結果比較
11.4 承載力和變形影響因素分析及其實用計算方法
11.4.1 簡述
11.4.2 剩餘承載力係數的影響因素分析
11.4.3 殘餘變形的影響因素分析
11.4.4 剩餘承載力係數和殘餘變形的實用計算方法
11.5 火災後鋼管混凝土柱的滯回性能
11.5.1 簡述
11.5.2 試驗研究
11.5.3 理論分析模型
11.5.4 M-φ 和 P-Δ 關係影響因素分析
11.5.5 恢復力模型
11.5.6 延性係數簡化計算
11.6 小結
第 12 章 鋼管初應力對鋼管混凝土柱力學性能的影響
12.1 引言
12.2 試驗研究
12.2.1 試驗概況
12.2.2 試件製作
12.2.3 試驗結果
12.3 考慮鋼管初應力影響時壓彎構件荷載 - 變形關係分析
12.3.1 纖維模型法
12.3.2 有限元法
12.4 參數分析
12.5 承載力實用驗算方法
12.5.1 承載力影響係數
12.5.2 承載力計算方法
12.6 小結
第 13 章 鋼管與混凝土的界面性能及混凝土澆築質量的影響
13.1 問題的提出
13.2 鋼管與核心混凝土間的界面性能
13.2.1 粘結強度
13.2.2 粘結強度的影響因素
13.2.3 鋼管與混凝土間粘結性能的試驗研究
13.3 核心混凝土澆築質量對鋼管混凝土力學性能的影響
13.3.1 圓鋼管混凝土試件試驗研究
13.3.2 方、矩形鋼管混凝土試件試驗研究
13.3.3 常見的核心混凝土澆築方式
13.4 考慮核心混凝土缺陷的偏壓構件承載力計算
13.4.1 試件試驗研究
13.4.2 核心混凝土脫空的影響規律分析
13.4.3 有限元分析及承載力實用計算方法
13.4.4 鋼管混凝土脫空容限
13.5 實際鋼管混凝土工程中的混凝土澆築全過程試驗研究
13.5.1 圓形截面鋼管混凝土柱
13.5.2 多腔式多邊形鋼管混凝土柱
13.6 小結
第 14 章 新型鋼管混凝土結構的力學性能
14.1 引言
14.2 鋼管再生混凝土
14.3 奧氏體不鏽鋼管混凝土
14.4 中空夾層鋼管混凝土
14.5 鋼管混凝土混合結構
參考文獻
索引