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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳致良
研究生(外文):Zhi-Liang Chen
論文名稱:鋼管混凝土柱受軸壓與彎矩之行為分析
指導教授:胡宣德
指導教授(外文):Hsuan-Teh Hu
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:土木工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:139
中文關鍵詞:圍壓鋼管混凝土柱混凝土軟化
外文關鍵詞:SofteningHydrostatic PressureABAQUSCFT
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本文主要是利用ABAQUS分析探討鋼管混凝土(CFT)受到固定
軸力下施加純彎矩行為,並將分析結果與國家地震中心實驗數據比
較,藉此了解鋼管混凝土在此行為下,鋼管能提供混凝土多少圍束效
果,以及混凝土在受多大軸力下,混凝土軟化情形,更進一步希望能
了解不同幾何斷面,對力學行為有何影響,故本文中試體可分成四類,
分別為圓形斷面、方形未加勁斷面、方形加勁(B/3)斷面及方形加勁
(B/5)斷面,在吳逸民(2001)論文中,對圓形及方形未加勁斷面已有
初步的模擬,故本文採用吳逸民(2001)所模擬的圓形及方形斷面繼續
進行分析。
分析結果可知,當試體受到彎矩作用時,試體下側受到拉力作
用,明顯影響鋼管圍束效果,方形未加勁斷面因為幾何不連續影響最
大,並且有局部挫屈現象,為了改善方形未加勁斷面,採用八角形加
勁方法,隨著加勁間距越緊密,改善效果越好。由分析結果整理比較,
可以了解混凝土軟化狀況,隨著施加固定軸力增加,混凝土軟化越為
明顯,並且混凝土軟化現象,影響整個試體力學行為甚鉅。
摘要 I
誌謝 II
目錄 III
圖表目錄 IX
符號對照表 X
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 2
1.2 本文內容 3
第二章 鋼管混凝土的材料行為 4
2.1 混凝土的材料特性 4
2.1.1 混凝土單軸行為 4
2.1.2 混凝土雙軸行為 7
2.1.3 混凝土三軸行為 8
2.2 鋼板的材料特性 11
2.3 本文所分析之試體及其材料性質 13
2.3.1 歐洲EuroCode4規範 14
2.3.2 試體編號及材料性質 16
第三章 材料組合率與降伏準則 19
3.1 應力不變量 19
3.1.1 應力向量 19
3.1.2 主應力及其不變量 21
3.1.3 偏差應力張量與其不變量 22
3.1.4 八面體應力 24
3.2 降伏判斷準則 26
3.2.1 Haigh-Westergaard Stress Space 26
3.2.2 降伏準則說明 28
3.2.3 The Tresca降伏準則 29
3.2.4 The Von Mises降伏準則 30
3.2.5 The Mohr-Coulomb降伏準則 31
3.2.6 The Drucker-Prager降伏準則 35
3.3 模擬混凝土之降伏準則 35
3.3.1 降伏方程式 36
3.3.2 材料參數之決定 39
3.4 混凝土強度修正 41
第四章 試體的模擬與分析方法 42
4.1 元素介紹及接觸面模擬 42
4.1.1 C3D27R元素 42
4.1.2 B32元素 43
4.1.3 T3D2元素 43
4.1.4 接觸面模擬 43
4.2 試體的模擬 44
4.2.1 CFT彎矩分析的模擬 44
4.3 收斂性分析 47
4.3.1 圓形斷面 47
4.3.2 方形斷面 48
4.3.3 加勁方形斷面 49
第五章 CFT數值分析結果與討論 50
5.1 圓形斷面分析結果 50
5.1.1 CU-0.0-0 50
5.1.2 CU-0.21-542 51
5.1.3 CU-0.31-812 52
5.1.4 CU-0.41-1200 53
5.1.5 CU-0.52-1354 54
5.1.6 CU-0.68-2000 55
5.2 方形斷面分析結果 56
5.2.1 SU-0.0-0 56
5.2.2 SU-0.24-800 57
5.2.3 SU-0.34-1035 58
5.2.4 SU-0.35-1200 59
5.2.5 SU-0.45-1378 60
5.2.6 SU-0.57-1725 61
5.3 方形加勁斷面分析結果 62
5.3.1 SS-0.0-B/3-0與SS-0.0-B/5-0 62
5.3.2 SS-0.24-B/3-800與SS-0.24-B/5-800 63
5.3.3 SS-0.35-B/3-1200與SS-0.35-B/5-1200 65
5.3.4 SS-0.47-B/3-1600與SS-0.47-B/5-1600 66
5.3.5 SS-0.58-B/3-2000與SS-0.58-B/5-2000 67
5.4 和 和 與軸應力比之關係 71
5.4.1 圓形斷面 71
5.4.2 方形斷面未加勁 73
5.4.3 方形加勁(B/3)斷面 75
5.4.4 方形加勁(B/5)斷面 77
5.5 中央斷面應力分佈情況 79
5.5.1 圓形斷面 80
5.5.2 方形斷面 87
5.5.3 方形加勁(B/3)斷面 94
5.5.4 方形加勁(B/5)斷面 101
5.6 P-M圖 108
第六章 結論與建議 109
參考文獻 113
附錄A(固定軸力四點彎矩CU-0.21-542) 115
附錄B(固定軸力四點彎矩SU-034-1035) 123
附錄C(固定軸力四點彎矩SS-0.24-B/3-800) 131
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