箍筋约束混凝土柱轴压性能尺寸效应数值研究的开题报告.docx

箍筋约束混凝土柱轴压性能尺寸效应数值研究的开题报告
一、选题背景及意义
混凝土柱是构成建筑物、桥梁等基础设施的重要结构元件，其轴向承载力是其主要的承载形式之一。在混凝土柱受到轴向压力作用时，箍筋（或称钢筋）的作用是承受混凝土开裂后的剪力及防止纵向筋由于混凝土的侧向膨胀而脱离混凝土的作用。在箍筋的约束下，混凝土柱能够承受更大的轴向压力，使其具有更高的强度和刚度。
然而，在实际工程中，由于受到很多因素的影响，如现有的技术和设备水平、建筑物的运用环境和施工技术等，混凝土柱的尺寸和箍筋的布置等存在很大的差异，这些差异可能会影响混凝土柱的轴压性能。因此，对混凝土柱的尺寸效应进行研究，能够有效地了解其性能变化规律，为混凝土柱的设计、建造提供科学依据和参考，为工程的使用安全提供保障。
二、研究内容及方法
1.研究内容：
本研究将对箍筋约束混凝土柱轴压性能尺寸效应进行研究，主要包括以下内容：
（1）不同尺寸混凝土柱的轴压性能差异以及其规律；
（2）不同箍筋配筋率约束下，不同尺寸混凝土柱的轴压性能差异以及其规律；
（3）拉应变、应力分布等相关参数对混凝土柱尺寸效应的影响。
2.研究方法：
（1）使用ANSYS/LS-DYNA软件进行有限元数值模拟；
（2）采用混凝土损伤塑性模型，建立混凝土柱的有限元模型；
（3）建立符合设计规范的约束混凝土柱的经验公式模型，结合数值模拟结果进行验证；
（4）通过分析和对比，得出尺寸效应的规律及其对混凝土柱轴压性能的影响。
三、研究意义
（1）通过对尺寸效应的研究，可以为混凝土柱的设计和施工提供科学依据和参考；
（2）探究箍筋布置对混凝土柱轴压性能的影响，可以有效提高混凝土柱的抗压性能，为工程的使用安全提供保障；
（3）掌握混凝土柱尺寸效应的规律，可以优化混凝土柱的结构设计，提高其强度和刚度，降低工程建设和运维成本。
四、论文框架及进度安排
本研究将包括以下章节：
（1）绪论：介绍本研究的背景和研究意义，提出研究目的和内容。
（2）文献综述：对混凝土柱轴压性能尺寸效应的相关研究进行综述，分析现有研究的不足和亟待解决的问题。
（3）数值模拟与修正：利用有限元数值模拟软件，建立混凝土柱的有限元模型，模拟不同尺寸和箍筋布置方案下混凝土柱的轴压性能，并通过代表性实验数据进行验证和修正，得出能够描述箍筋约束混凝土柱轴压性能尺寸效应的经验公式。
（4）结果分析与讨论：根据数值模拟和实验数据，研究混凝土柱的尺寸效应产生的原因和规律，找出对混凝土柱轴压性能的影响因素，探讨如何优化混凝土柱的结构设计。
（5）结论：总结研究成果和收获，提出进一步研究的方向和建议。
关于进度安排：
第一年：完成文献综述和数值模拟与修正的研究；
第二年：开始结果分析与讨论的研究；
第三年：进行结论总结，并撰写论文。
五、参考文献
Barnes,R.W.(1960).ShearStrengthofReinforcedConcreteBeamsandColumns.JournalofACI,57(9),1433-1441.
Karsan,I.D.,&Jirsa,J.O.(1969).BehaviorofConcreteColumnsunderShort-termAxiallyandlaterallyappliedloads.StructuralDivisionProceedingsoftheASCE,95(ST9),1933-1954.
Zhang,W.,Tan,K.H.,Li,B.(2018).NumericalandExperimentalStudyontheLong-termBehaviorofReinforcedConcreteColumns.InternationalJournalofConcreteStructuresandMaterials,12(1),1-11.
张立新,祖一博,杜帆,等.(2020).箍筋约束钢绞线混凝土柱力学性能数值模拟[J].建筑结构,50(10),191-196.