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研究生： 張嘉興
Chang, Chia-Shing
論文名稱： 鋼管混凝土柱受軸壓及雙向彎矩載重之非線性分析
指導教授： 胡宣德
HU, HSUAN-TEH
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年： 2005
畢業學年度： 93
語文別： 中文
論文頁數： 127
中文關鍵詞： 雙向彎矩 、雙軸彎矩 、鋼管混凝土
外文關鍵詞： CFT
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    • 　　本文主要是利用ABAQUS分析探討方型鋼管混凝土(CFT)受到固定軸力下施加雙向彎矩行為，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 :

    方形未加勁斷面
    單軸 方形加勁(B/3)斷面
    方形加勁(B/5)斷面

    方形未加勁斷面
    雙軸 方形加勁(B/3)斷面
    方形加勁(B/5)斷面

    　　分析結果可知，方形未加勁斷面因為幾何不連續影響最大，當試體受到單軸彎矩作用時，試體下側受到拉力作用，明顯影響鋼管圍束效果，混凝土容易軟化，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。當試體受到雙軸彎矩作用時，試體同時有兩個邊受到拉力與壓力作用，受拉側部分變大，影響鋼管圍束效果比單軸彎矩更加顯著。

    none

    摘要……………………………………………………………………………………………… I 目錄……………………………………………………………………………………………… II 圖表目錄………………………………………………………………………………………… v 符號對照表……………………………………………………………………………………… IX 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………………………………………………………………… 9 2.2 鋼板的材料特性………………………………………………………………………… 12 2.3 本文所分析之試體及其材料性………………………………………………………… 15 2.3.1 設計軸壓強度規範之歐洲EuroCode4規範…………………………………… 15 2.3.2 試體編號及材料性質…………………………………………………………… 16 第三章 降伏準則與材料組合率……………………………………………………………… 18 3.1 降伏準則與材料參數…………………………………………………………………… 18 3.1.1 The Drucker-Prager降伏準則…………………………………………………18 3.1.2 模擬混凝土之降伏準則…………………………………………………………18 3.1.3 降伏方程式……………………………………………………………………… 19 3.1.4 材料參數之決定………………………………………………………………… 22 3.2 混凝土強度修正………………………………………………………………………… 24 第四章 試體的模擬與收斂性分析…………………………………………………………… 26 4.1 元素介紹………………………………………………………………………………… 26 4.1.1 C3D8I元素……………………………………………………………………… 26 4.1.2 B32元素………………………………………………………………………… 29 4.1.3 T3D2元素………………………………………………………………………… 30 4.2 試體的模擬……………………………………………………………………………… 30 4.2.1 CFT單軸彎矩實驗……………………………………………………………… 30 4.2.2 ABAQUS/CAE 模擬CFT單軸彎矩…………………………………………………32 4.2.3 CFT單軸彎矩實驗數據分析………………………………………………………39 4.2.4 CFT單軸彎矩實驗 ……………………………………………………………… 41 4.2.2 ABAQUS/CAE 模擬CFT雙軸彎矩…………………………………………………41 4.2.3 CFT雙軸彎矩實驗數據分析………………………………………………………44 4.3 收斂性分析……………………………………………………………………………… 44 4.3.1 元素類型的選擇………………………………………………………………… 45 4.3.2 元素類型選擇結論……………………………………………………………… 52 4.3.3 斷面元素的粗細程度…………………………………………………………… 53 4.3.4 斷面元素的粗細程度結論……………………………………………………… 58 第五章 CFT數值分析結果與討論…………………………………………………………… 59 5.1 單軸不加勁方形斷面分析結果……………………………………………………… 59 5.1.0 分析前提………………………………………………………………………… 59 5.1.1 S-U-0.2………………………………………………………………………… 61 5.1.2 S-U-0.4………………………………………………………………………… 63 5.2 單軸加勁方形斷面分析結果…………………………………………………………… 64 5.2.1 B-3-0.2………………………………………………………………………… 64 5.2.2 B-5-0.2………………………………………………………………………… 66 5.2.3 B-3-0.4………………………………………………………………………… 67 5.2.4 B-5-0.4………………………………………………………………………… 68 5.3 單軸方形斷面分析結論………………………………………………………………… 70 5.4 雙軸不加勁方形斷面分析結果…………………………………………………………71 5.4.0 分析前提………………………………………………………………………… 71 5.4.1 S-U-0.2R………………………………………………………………………… 71 5.4.2 S-U-0.4R………………………………………………………………………… 73 5.5 雙軸加勁方形斷面分析結果況…………………………………………………………75 5.5.1 B-3-0.2R………………………………………………………………………… 75 5.5.2 B-5-0.2R………………………………………………………………………… 76 5.5.3 B-3-0.4R………………………………………………………………………… 77 5.5.4 B-5-0.4R………………………………………………………………………… 79 5.6 方型斷面修正後的圍壓與強度折減係數………………………………………………80 5.7 雙軸方形斷面分析結論………………………………………………………………… 81 5.8 和 與軸應力比之關係………………………………………………………………… 83 5.8.1 單軸未加勁方形斷面…………………………………………………………… 83 5.8.2 單軸方形加勁(B/3)斷面…………………………………………………………85 5.8.3 單軸方形加勁(B/5)斷面…………………………………………………………87 5.8.4 雙軸未加勁方形斷面……………………………………………………………89 5.8.5 雙軸方形加勁(B/3)斷面…………………………………………………………91 5.8.6 雙軸方形加勁(B/5)斷面…………………………………………………………92 5.9 極限應力的模擬………………………………………………………………………… 94 5.9.1 單軸未加勁方形斷面…………………………………………………………… 94 5.9.2 單軸加勁方形斷面（軸力比0.2）面……………………………………………96 5.9.3 單軸加勁方形斷面（軸力比0.4）面……………………………………………98 5.9.4 雙軸未加勁方形斷面.…………………………………………………………100 5.9.5 雙軸加勁方形斷面（軸力比0.2）面…………………………………………102 5.9.6 雙軸加勁方形斷面（軸力比0.4）面…………………………………………104 5.9.7 極限應力結論……………………………………………………………………106 第六章 結論與建議 ……………………………………………………………………………107 6.1. 結論………………………………………………………………………………… 107 6.2. 建議………………………………………………………………………………… 113 參考文獻…………………………………………………………………………………………115 附錄A(ABAQUS/CAE建立之雙軸彎矩B-3) …………………………………………………… 117

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    校外：2005-07-15公開
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