目 錄 摘要.........................................................Ⅰ 目錄.........................................................Ⅲ 圖表目錄.....................................................Ⅵ 第一章 緒論..................................................1 1.1 研究動機................................................1 1.2 內容與架構..............................................4 第二章 鋼管混凝土接頭的材料行為..............................5 2.1 鋼鐵材料的性質..........................................5 2.2 混凝土材料的性質........................................7 2.2.1 混凝土的基本行為..................................8 2.2.2 混凝土的單軸行為.................................10 2.2.3 混凝土的雙軸行為.................................11 2.2.4 混凝土的三軸行為.................................11 2.3 本文分析的構件材料的性質...............................14 第三章 材料的組成律..........................................19 3.1 應力...................................................19 3.1.1 應力向量.........................................19 3.1.2 應力的科西公式...................................21 3.1.3 應力張量的主應力與不變量.........................21 3.1.4 主軸剪應力與最大剪應力...........................22 3.1.5 應力偏差張量與不變量.............................23 3.1.6 八面體應力.......................................24 3.1.7 韋氏應力空間(Haigh-Westergaard Stress Space).....26 3.2 不含靜水壓力作用的降伏準則.............................29 3.2.1 Von Mises降伏準則.................................29 3.3 含靜水壓力作用相關的降伏準則...........................30 3.3.1 Drucker Prager準則..............................30 3.3.2 諧和塑性流與非諧和塑性流........................32 3.4 模擬混凝土材料的降伏準則..............................32 第四章 分析與模擬方法......................................37 4.1 模型建立的幾何結構....................................37 4.1.1 模型的對稱性....................................37 4.1.2 模型的幾何邊界條件..............................38 4.1.3 模型的自然邊界條件..............................39 4.2元素的選擇.............................................42 4.2.1 元素的性質......................................42 4.2.2 元素使用的比較..................................45 4.3 元素網格建置..........................................48 4.3.1網格的切割.......................................48 4.3.2 含有接合板的鋼管混凝土的網格分割................48 4.4 收斂性的分析探討......................................49 4.4.1 含有接合板的鋼管混凝土的元素收斂性分析..........49 4.5 接觸面的模擬..........................................52 4.6 計算數值方法..........................................55 第五章分析結果與討論.................................56 5.1混凝土參數的分析.......................................56 5.1.1 試體圍壓的評估...................................56 5.1.2混凝土峰後軟化係數K3與強度折減係數K4之選取.......57 5.2 模擬成果比較...........................................57 5.2.1接合版不降伏時其深度分別為530mm、150mm且鋼管尺寸為各種徑厚比之比較....................................58 一、接合板深度為530mm時.................................58 (a) 鋼管混凝土徑厚比為150且含36mm接合版模型...........58 (b) 鋼管混凝土徑厚比為50且含36mm接合版模型............62 (c) 鋼管混凝土徑厚比為25且含36mm接合版模型............66 (d) 鋼管混凝土徑厚比為150且含12mm接合版模型...........70 (e) 鋼管混凝土徑厚比為50且含12mm接合版模型............74 二、接合板深度為150mm時.................................78 (f) 鋼管混凝土徑厚比為150且含36mm接合版型.............78 (g) 鋼管混凝土徑厚比為50且含36mm接合版模型............82 (h) 鋼管混凝土徑厚比為150且含12mm接合版模型...........84 5.2.2接合版降伏時深度為530mm、150mm且鋼管尺寸為各種徑厚比之比較............................................88 一、接合板深度為530mm時.................................88 (a) 鋼管混凝土徑厚比為25且含12mm接合版型..............88 二、接合板深度為150mm時.................................93 (b) 鋼管混凝土徑厚比為25且含36mm接合版模型............93 (c) 鋼管混凝土徑厚比為50且含12mm接合版模型............95 (d) 鋼管混凝土徑厚比為25且含12mm接合版模型............97 5.3綜合比較與討論..........................................99 5.3.1 接合版深度為53mm而厚度分別為12mm、24mm和36mm 在不同徑厚比之比較................................99 5.3.2 接合版深度為15mm而厚度分別為12mm、24mm和36mm 在不同徑厚比之較.................................104 5.3.3 個別將接合版之厚度固定，分別比較深度為53mm及 15mm對整體之影響.............................110 第六章 結論與建議...........................................113 參考文獻....................................................115 附錄A 試體-應力等高線圖...................................117 附錄 B 試體模型P12-37.8-00-150的輸入檔......................138