大连理工大学博士开题报告范文-《钢管混凝土结构多维抗震力学性能研究》 - 博士开题报告

1．研究意义 随着城市建设的不断发展，<A href="http://www.51lunwen.org/tuijiankaiti/2011/1109/lw201111092118512998.html" target=_blank>高层建筑</A>的建设规模不断扩大，建筑物的高度和跨度不断增加，梁、柱所承受的荷载也越来越大，这就要求其具备更高的承载能力、更小的截面尺寸、更好的延性、及施工方便、经济高效等方面来满足建筑安全及使用要求。为了适应这一发展趋势，钢管混凝土出现了，并已得到越来越广泛的应用。 钢管的存在大大改善了混凝土，特别是混凝土的塑性和韧性，同时，钢管在施工中充当了模板，加快了施工进度，混凝土的存在，避免或延缓了钢管局部屈曲的发生，二者共同作用使得构件的承载力大大提高。这正是钢管混凝土结构区别于钢筋混凝土结构与钢结构的基本原因。 正是由于钢管混凝土结构的上述优点，其特别适合用于现代高层结构，是一种具有广泛的应用前景的新型结构。研究其未知领域具有重要的理论意义和实际意义。 钢管混凝土结构在其工作过程中除了承受静荷载外，都不可避免要承受风荷载及地震荷载作用等。我国百万人口以上的城市中85%以上都位于高烈度震区，普遍受到地震的威胁，近年来，地球处于活动期，灾难性的强震时有发生。大地震警示我们，必须高度重视地震灾害的研究。因此，系统地研究地震荷载作用下钢管混凝土的受力性能是十分必要的。 目前，钢管混凝土在一维地震作用研究方面有了一定的研究。 然而，理论研究与震害经验表明，地震时的地面运动是一复杂的多维运动，包括平动分量和转动分量。结构在单维与多维地震作用下的反应不同，特别是对一些复杂工程结构，在结构抗震分析时只考虑单分量地震作用是不够的，其计算结果偏小。对于非规则、偏心结构，如果不考虑双向水平地震作用将导致不合理结果的产生。这一定程度上限制了钢管混凝土结构在工程上的应用，同时也给结构安全带来了很大的隐患。 根据现有资料来看，在混凝土本构关系的选取方面，国内外学者多采用静态混凝土本构关系来研究钢管混凝土构件及其结构，而采用动态混凝土本构关系来进行其一维抗震研究的很少，采用动态混凝土本构关系来进行其多维抗震研究还处于空白阶段，因此具有广阔的研究空间。 3．研究主要内容 1）进行钢管混凝土构件多维抗震力学性能试验，通过实验结果及理论分析建立约束混凝土多维动态本构模型。 2）在多维动态本构模型的基础上，通过编制程序，与相关试验数据对比，来验证模型的正确性。 3）利用有限元软件建立钢管混凝土柱多维地震荷载作用下有限元模型，通过分析，研究其工作机理。 4）建立钢管混凝土框架柱有限元模型，采用时程分析法，采用不同工况来研究结构的非线性动力特性和地震响应，探讨一维与多维结构动力性能的异同之处。 3．研究方案 1）试验研究 2）理论分析 在现有的混凝土多维本构模型的基础上，考虑应变率及钢管约束对核心混凝土的影响，建立适合钢管混凝土结构的混凝土率型本构关系模型。 3）数值计算 ①利用Fortran编制钢管混凝土柱的计算分析程序。 ②采用有限元软件ABAQUS建立钢管混凝土柱地震动模拟模型，对地震荷载下的构件及其框架结构的受力性能进行系统的研究。计算双向水平地震输入下结构的地震响应，与单向地震输入下结构的地震响应情况进行对比，提出考虑双向水平地震输入分析该类结构地震反应的必要性。 3．进度安排 1）2009年4月-2009年10月 建立混凝土多维动态损伤模型。 2）2009年11月-2010年5月 完成多维地震荷载下的钢管混凝土柱非线性分析程序的编制与分析 3）20010年6月-2010年12月 完成钢管混凝土柱及框架多维抗震模型的建立与分析 4）20011年1月-2011年4月 发表有关论文，全面总结课题，完成论文的出站报告。 参考文献 [1]Bischoff P H,Perry S H.Compressive behaviour of concrete at high strain rates[J].Materials and Structures,1991,24:425~450. [2]Malvar L J,Ross C A.Review of strain rate effects for concrete in tension[J].ACI Matreials Journal,1998,95(6):435~439. [3]Bicanic N,Zienkiewicz O C.Constitutive model for concrete under dynamic loading[J].EarthquakeEngineering and Structural Dynamics,1983,11:689~710. [4]Tedesco J W,Powell J C,Ross C A.Strain-rate-dependent concrete material model for ADINA[J].Computers&Structures,1997,64(5/6):1053~1067. [5]Gran J K,Florence A L,Colton J D.Dynamic triaxial tests of high strength concrete[J].ASCE J.Engineering Mechanics,1989,115(5):891~904. [6]Takeda J,Hiroyuki T.Mechanical behavior of concrete under higher rate loading rate than in static test[C].Symp Proc.of Mech Behav of Mater,Kyoto,Jpn,1974.479~486. [7]Fujikake K,Mori K.Dynamic properties of concrete materials with high rates of tri-axial compressive loads[C].Sixth International Conference on Structures Under Shock and Impact,SUSI VI,Cambridge,UK,2000.511~522. [8]吕培印,宋玉普,吴智敏.变速率加载下有侧压混凝土强度和变形特性[J].大连理工大学学报,2001,41(6):716~720. [9]吕培印,宋玉普,候景鹏.一向侧压混凝土在不同加载速率下的受压试验及其破坏准则[J].工程力学，2002，19(5):716~720. [10]宋玉普,吕培印,候景鹏.有侧压混凝土的变速率劈拉强度试验及其破坏准则[J].水利学报,2002,(3):1~5. [11]Kupfer H,http://www.51lunwen.org/bosihkait/ Gerstle K H.Behavior of concrete under biaxial stresses[J].Journal of the Engineering Mechanics Division,ASCE,1973,99(EM4):852~866. [12]闫东明,林皋.混凝土在动态双向压力作用下的强度和变形特性[J]，岩土力学,2007,28(9):2004~2008. [13]肖诗云,林皋,李宏男. 混凝土WW三参数率相关动态本构模型[J]. 计算力学学报,2004,21(6):641~646. [14]李红男.结构多维抗震理论[M].北京:科学出版社,2006. [15]陈书宇.动态载荷下的混凝土本构关系及有限元实现[J].2002,23(1):6~12. [16]雷昌祥.钢管混凝土拱桥结构的三维非线性地震反应分析[J]. 武汉工业学院学　报,2006,25(3):80~82. [17]闰晓鹏.<A href="http://www.51lunwen.org/civilengineering/2011/1124/lw201111241038161062.html" target=_blank>混凝土</A>静态和动态力学性能的实验研究[D].山西:太原