統(tǒng)一強(qiáng)度理論的空心鋼管混凝土柱承載力公式

定義了空心鋼管混凝土受火后軸壓承載力與常溫承載力比值為k,通過對k的研究,分析k的規(guī)律,用abaqus建立模型對這些規(guī)律進(jìn)行論證,證明了其正確性,結(jié)合常溫軸壓承載力公式,為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

鋼管混凝土統(tǒng)一理論的不斷發(fā)展和完善使其目前已適用于多種截面形式的鋼管混凝土構(gòu)件.基于統(tǒng)一理論,文章提出了空心鋼管混凝土軸心受壓承載力計(jì)算公式,并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了公式的可行性.應(yīng)用此公式分析了不同參數(shù)對空心構(gòu)件力學(xué)性能的影響.

實(shí)空心鋼管混凝土柱在汽車撞擊下的性能研究

結(jié)構(gòu)在遭受意外荷載作用下的抗倒塌能力是目前工程師比較關(guān)心的問題,而柱子作為重要的受力構(gòu)件,其安全性將直接關(guān)系到整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全,汽車撞擊是一種常見的意外作用,研究柱構(gòu)件在汽車撞擊作用下的耐撞性具有一定的實(shí)際意義。本文首先采用有限元方法對實(shí)心和空心鋼管混凝土構(gòu)件在側(cè)向落錘沖擊作用下的試驗(yàn)進(jìn)行模擬及驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上,針對實(shí)心和空心鋼管混凝土柱在汽車撞擊作用下的響應(yīng)做了全程的仿真計(jì)算,并對沖擊力的特點(diǎn)及構(gòu)件的破壞情況進(jìn)行了分析,得出了汽車撞擊荷載及構(gòu)件的耐撞性隨著空心率變化的規(guī)律,并給出汽車沖擊力的計(jì)算方法。

采用三參數(shù)統(tǒng)一強(qiáng)度理論,以空心圓鋼管混凝土短柱為基礎(chǔ)進(jìn)行極限承載力分析,將混凝土劃分為有效約束區(qū)和非有效約束區(qū),通過均勻約束系數(shù)和側(cè)壓系數(shù)來反映截面形狀及圍壓對極限承載力的影響,提出了適用于各種多邊形截面形式空心鋼管混凝土短柱的軸壓極限承載力的統(tǒng)一解,變換參數(shù)可自然退化為實(shí)心和兩參數(shù)統(tǒng)一強(qiáng)度理論的解,通過與文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果的比較驗(yàn)證了其正確性,并分析了參數(shù)影響特性。研究結(jié)果表明:鋼管混凝土短柱的軸壓極限承載力隨側(cè)壓系數(shù)的增大而增大;隨均勻約束系數(shù)的增大而增大;隨空心率的增大而減小。

將復(fù)式鋼管混凝土空心柱分成混凝土、內(nèi)鋼管和外鋼管三部分,將其作為擬平面軸對稱問題進(jìn)行分析,考慮混凝土和內(nèi)、外鋼管的徑向位移、縱向應(yīng)變協(xié)調(diào),建立了復(fù)式鋼管混凝土空心柱抗壓剛度計(jì)算公式,并得到了復(fù)式空心鋼管混凝土柱在軸力作用下的應(yīng)力分配比。同時(shí)分析了核心混凝土泊松比、內(nèi)鋼管泊松比、外鋼管泊松比、內(nèi)鋼管壁厚、外鋼管壁厚對復(fù)式空心鋼管混凝土柱的抗壓鋼管和應(yīng)力分配比的影響,得到了復(fù)式空心鋼管混凝土柱軸壓應(yīng)力不是按彈性模量比分配、內(nèi)外層鋼管壁厚和泊松比對彼此無顯著影響等結(jié)論。

本文以40個(gè)鋼管混凝土柱抗剪力學(xué)性能的試驗(yàn)結(jié)果為依托,并結(jié)合相關(guān)研究,對鋼管混凝土柱抗剪承載力的影響因素進(jìn)行了分析,以試驗(yàn)結(jié)果對現(xiàn)有的抗剪承載力計(jì)算公式進(jìn)行比較,并推薦了工程設(shè)計(jì)的實(shí)用計(jì)算公式。

基于統(tǒng)一強(qiáng)度理論的離心鋼管混凝土柱軸壓承載力研究——運(yùn)用統(tǒng)一強(qiáng)度理論，考慮鋼管因環(huán)向受拉導(dǎo)致縱向應(yīng)力降低的影響，得出了離心圓鋼管混凝土短柱軸壓極限承載力的計(jì)算公式，并通過引入混凝土強(qiáng)度折減系數(shù)將離心方鋼管混凝土柱，按照面積相等的原則等效為離心...

運(yùn)用統(tǒng)一強(qiáng)度理論,考慮鋼管因環(huán)向受拉導(dǎo)致縱向應(yīng)力降低的影響,得出了離心圓鋼管混凝土短柱軸壓極限承載力的計(jì)算公式,并通過引入混凝土強(qiáng)度折減系數(shù)將離心方鋼管混凝土柱,按照面積相等的原則等效為離心圓鋼管混凝土柱,得出了其軸壓極限承載力的計(jì)算式并分析了中間主應(yīng)力等因素對極限承載力的影響規(guī)律,極限承載力隨著參數(shù)b值的增大而增大。利用文中計(jì)算公式所得結(jié)果與文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,吻合較好,驗(yàn)證了運(yùn)用統(tǒng)一強(qiáng)度理論進(jìn)行離心鋼管混凝土柱軸壓力學(xué)性能分析的可行性和正確性。

基于雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論的軸心受壓鋼管混凝土承載力的研究

空心鋼管混凝土綜述

空心鋼管混凝土綜述 (2)

進(jìn)行了55根各種截面的空心鋼管混凝土軸心受壓短柱試驗(yàn),研究了不同截面參數(shù)情況下,空心鋼管混凝土軸壓短柱承載力性能變化,研究了空心率對平均應(yīng)力與縱向應(yīng)變性能的影響。研究結(jié)果表明:圓形截面試件的承載力高于其他類型截面的試件,試件空心率越小,試件的承載力越高,軸壓曲線的彈塑性階段越長,同時(shí)曲線的下降段越趨平緩,隨著空心率的變化,短柱的軸壓曲線呈系列化,上述結(jié)果體現(xiàn)了空心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的連續(xù)性。同時(shí)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了空心鋼管混凝土軸壓短柱組合強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算公式,計(jì)算值與試驗(yàn)值相比吻合良好,說明使用該公式計(jì)算空心鋼管混凝土軸心受壓短柱的承載力是可行的。

介紹了離心法生產(chǎn)的各種截面空心鋼管混凝土構(gòu)件軸心受壓時(shí)的工作性能。工作性能是隨著套箍系數(shù)和空心率的變化而變化,呈系列化和連續(xù)性.符合統(tǒng)一理論的推斷.用有限元法確定各種截面構(gòu)件的組合抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值,按具有e0=l/1000初始偏心的受壓構(gòu)件用有限元法確定圓鋼管混凝土構(gòu)件軸心受壓的臨界應(yīng)力,對于多邊形和方形截面構(gòu)件,根據(jù)等效圓截面的歐拉臨界應(yīng)力的比較,導(dǎo)得多邊形和方形截面構(gòu)件的軸壓穩(wěn)定系數(shù),以及空心多邊形和方形截面構(gòu)件的軸壓穩(wěn)定系數(shù)。進(jìn)行了圓形,方形和多邊形軸壓短柱的試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果吻合很好。同時(shí)導(dǎo)出軸心受壓時(shí)統(tǒng)一的強(qiáng)度和穩(wěn)定承載力設(shè)計(jì)公式,該公式對各種實(shí)心和空心,圓形和多邊形截面都適用,使用方便,可供設(shè)計(jì)采用。

鋼管混凝土柱局部承載力分析——利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法對鋼管混凝土構(gòu)件局部受壓承載力的影響因數(shù)進(jìn)行分析，得出核心混凝土強(qiáng)度是影響構(gòu)件承載力的主要因數(shù)，其次是強(qiáng)度提高系數(shù)，最小的是套箍指標(biāo)。

介紹了離心法生產(chǎn)的空心鋼管混凝土構(gòu)件軸心受壓時(shí)的工作性能.工作性能是隨著套箍系數(shù)和空心率的變化而變化,呈系列化和連續(xù)性.符合統(tǒng)一理論的推斷.進(jìn)行了圓形,方形和多邊形軸壓短柱的試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果吻合很好.同時(shí)導(dǎo)出軸心受壓時(shí)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式,該公式對各種多邊形截面和方形截面都適用,使用方便,設(shè)計(jì)簡單.

為了得到核心混凝土徐變對空心鋼管混凝土軸心受力構(gòu)件承載力性能的影響,從材料模量變化對承載力的影響角度,利用推導(dǎo)出的空心鋼管混凝土臨界承載力公式并結(jié)合有限元程序計(jì)算出空心鋼管混凝土構(gòu)件中素混凝土自由徐變量、核心混凝土卸載徐變及構(gòu)件縱向徐變量,根據(jù)將鋼與混凝土兩種材料在徐變發(fā)生后的切線模量改變,計(jì)算出徐變后構(gòu)件穩(wěn)定承載力下降率.分析表明:空心率越大、鋼管的鋼材級別越高,徐變對整體構(gòu)件的承載力影響越少;而恒載占設(shè)計(jì)荷載的比例越大時(shí),徐變對整體構(gòu)件的承載力影響越大.當(dāng)空心鋼管混凝土軸壓心受壓構(gòu)件承受永久荷載引起的軸心壓力占全部軸心力30%及以上時(shí),應(yīng)將構(gòu)件承載力乘以徐變折減系數(shù).

研究了雙鋼管混凝土柱耐火承載力以及火災(zāi)后的剩余承載力。通過選取合適的鋼材與混凝土熱工性能模型,在有限元程序中模擬了iso-834標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)升溫曲線下雙鋼管混凝土柱的截面升溫過程,得出了截面溫度場分布以及不同部位的升溫過程曲線。在此基礎(chǔ)上結(jié)合鋼管、混凝土高溫下以及高溫后的應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型分別對高溫下與高溫后軸心受壓雙鋼管混凝土短柱進(jìn)行了受力全過程數(shù)值分析,得到了高溫下(后)軸心受壓雙鋼管混凝土短柱的受力特點(diǎn)。

應(yīng)用第四強(qiáng)度理論和三向應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土破壞準(zhǔn)則推導(dǎo)出了約束鋼管混凝土柱軸心受壓的極限承載力計(jì)算公式,并分析了工作機(jī)理。算例表明,在鋼管混凝土柱的外圍設(shè)置橫向約束件可以提高鋼管混凝土柱的承載力。推導(dǎo)出的計(jì)算公式為約束鋼管混凝土柱的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

在軸壓試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,選擇合理的材料本構(gòu)關(guān)系模型,應(yīng)用有限元軟件abaqus對空心圓鋼管混凝土短柱進(jìn)行了有限元模擬,著重討論了有限元模型的建立方法,并通過模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對比驗(yàn)證了有限元模型的合理性。

鋼管混凝土利用鋼管和混凝土兩種材料的相互作用,充分發(fā)揮兩種材料的力學(xué)性能,而鋼管混凝土核心柱利用外包混凝土解決了鋼管裸露在外帶來的種種問題。詳細(xì)推導(dǎo)了普通箍筋約束鋼管混凝土核心柱和螺旋箍筋約束鋼管混凝土核心柱兩種外包混凝土截面類型鋼管混凝土柱的極限承載力計(jì)算公式,為該類構(gòu)件的進(jìn)一步研究做了一定的基礎(chǔ)性工作,同時(shí),還對該類構(gòu)件存在的若干問題進(jìn)行了初步探討。

關(guān)于實(shí)心鋼管混凝土的耐火性能已有大量的實(shí)驗(yàn)研究,而空心鋼管混凝土的耐火實(shí)驗(yàn)?zāi)壳斑€非常少見。針對這一不足,對空心鋼管混凝土進(jìn)行了耐火實(shí)驗(yàn)研究,其中考慮了不同的空心率,并對中空注水對構(gòu)件耐火性能的影響也進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在相同的荷栽比下,構(gòu)件的耐火時(shí)間隨空心率先增大后減小。當(dāng)空心率較小時(shí),中空注水對構(gòu)件耐火時(shí)間的提高作用不明顯;當(dāng)空心率較大時(shí),注水對耐火時(shí)間的提高才體現(xiàn)出來。