钢管混凝土构件自应力及承载力分析研究.pdf
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1、2 0 1 5年 第 9 期 ( 总 第 3 1 1期) Nu mb e r 9 i n 2 0 1 5 ( T o t a l No 3 1 1 ) 混 凝 土 Con c r e t e 混凝土制品 CoNCRETE P R0DUCTS d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 0 9 0 3 5 钢 管混凝 土构件 自应 力及承 载力分析研 究 王腾 。杨鑫 。 周茗如 , 魏晓军 ( 兰州理工大学 甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室,甘肃 兰州 7 3 0 0 5 0 ) 摘要: 介绍了钢管混凝土的受力特征 , 然后 ,
2、在确定 了钢材和核心混凝土应力 一应变关系模型的基础上 , 利用有限元软件 A B A Q U S建立了钢管混凝土力学性能模型, 通过 A B A Q U S软件模拟得出了各构件荷载位移全 曲线, 以及各个构件 的承载力状 况。 最后 , 把模拟结果与试验结果进行了对比。 结果表明, 该有限元模型可以很好地模拟钢管混凝土中核心混凝土 自应力及承载 力工作机理。 关键词: 钢管混凝土 ; A B A Q U S ;自应力 ; 承载力 中图分类号 : T U 5 2 8 7 文献标志码: A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 9 0 1 2 6 0 4 S
3、t u d y on s e lfs t r e s s a n d b e a r i n g c a p a c i t y o f c on c r e t e f i l l e d s t e e l t u b e c o mp o n e n t WANG T e n g, Y ANG Xi n, Z HOU Mi n g m , WE IXi a o j u n ( Ke y La b o r a t o r y o f Di s a s t e r P r e v e n t i o n a n d Mi ti g a ti o n i n C i v i l E n g i
4、 n e e ri n g o f Ga n s u P r o v i n c e , L a n z h o u Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , La n z h o u 7 3 0 0 5 0, C h i n a ) Abs t r ac t: I t p r e s e n t e d a s t u d y o n the me c h a n i c a l b e h a v i o r o f c o n c r e t efil l e d s t e e l t u b e Fi r s t b rie fly i
5、 n tro d u c e d t he c o n c r e t e fil l e d s t e e l t u b e me c h a ni c a l c h a r a c t e ris t i c s The n t h e s tr es ss t r a i n r e l a ti o n s h i p o f s t e e l t u be a n d c o n c r e t e c o r e wa s i d e nti fie d a n d a fin i t e e l e me n t mo d e l o n t h e me c h a n
6、 i c a l b e h a v i o r o f c o n c r e te fi l l e d s t e e l t u b e wa s d e v e l o p e d u s i n g AB AQUS L o a dd i s p l a c e me n t wh o l e p r o c e s s c u r v e a n d b e a r i n g c a p a c i t y s t a t u s o f e a c h c o mp o n e n t we r e g o t thr o u 曲 u s i n g AB AQUS s o f
7、t wa r e B a s e d o n t h e c o mp a ri s o n b e t we e n t h e r e s u l t s f r o m fin i t e e l e me n t a n a l y s i s mo d e l a n t e s t s Th e r e s u l t s s ho w tha t t h e fin i t e e l e me n t mo d e l c a n we l l s i mu l a t e s e l fs t r e s s o f c o r e c o n c r e t e a n d
8、 b e a rin g c a p a c i t y wo r k i n g me c h a ni s m i n c o nc r e t e fil l e d s t e e l t u b e Ke y wo r d s: c o n c r e t efi l l e d s t e e l tube ; ABAQUS ; s e l f s t r e s s ; b e a r i n g c a p a c i t y 钢管混凝土就是 向钢管 内灌入混凝 土, 形成钢管与混 凝土共同作 用 的机 理 , 其实质 是钢 管对 核心混凝 土 的约 束 。 在钢管与混凝土的相
9、互作用过程 中, 核心混凝 土在钢 管的约束下 , 产生套箍作用 , 造成核 心混凝土处于 三向受 压状态 , 从而提高了混凝土 的压缩变形 能力和抗压强度 。 同时 由于钢管和混凝 土之 间的相 互作用使钢管 内部 混凝 土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏 , 构件 的延性性能 明 显改善 , 而钢管借助核心混凝 土的支撑作用 , 增强 了其稳 定性 , 改变了空钢管 的失稳 状态 , 从 而提高 了构件 的承载 能力 。 由于混凝土本身存在收缩徐变等现象 , 造成实际工程 中出现混凝土与钢管壁脱 空导致紧箍力出现太迟的现象 。 采用膨胀水泥或加入膨胀剂后, 在膨胀作用下钢管的套箍 作用会使混
10、凝土提前进入( 三向受压状态, 笔者在 施工技 术) ) 2 0 1 4年第 8期第 1 5卷 大管径钢管膨 胀混凝 土 自应 力试验研究 中对膨胀 剂的掺量做 了详细分 析和 比较 , 最 终选定建议膨胀剂掺量为 1 0 。 在此条件 下 , 本 研究通 收稿 日期 : 2 0 1 4 一l 2 一O 6 基金 项 目 : 国家 自然科 学基金项 目( 5 1 4 6 8 0 3 9 ) 1 2 6 过 A B A Q U S软件分析了钢管混凝土 的自应力及承载力状 况 , 同时利用现场试验对模拟结果进行 了验证 。 1 A B A Q U S模型建立 1 1 混凝 土升温应力 一应 变关
11、系 韩林海 等根据对钢管混凝 土柱耐火极 限试 验结果 的试算 , 发现可 以采用 常温下的表达式 , 来描述混凝 土在 恒高温受压情况下的应力 一 应变关系模 型 , 从 而提 出了高 温下钢管混凝 土 的应力 一应变关 系。 笔者采用 A B A Q U S 软件并结合现场试验多次模拟试算 , 发现要达到相应 的膨 胀效果所应施加 的温度 荷载通 常在几 十摄 氏度 , 远 小 于 2 0 0 o C。 笔者通过将模拟的核心混凝土温度值 带人韩林海 提 出的钢管混凝土升温本构模型 中, 发现其峰值应力 与极 限应变大小和常温下的钢管混凝土相差很小。 所以为了方 便研究钢管混凝土构件承载力
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- 钢管 混凝土 构件 应力 承载力 分析研究
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