带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴压承载力计算的简化方法.pdf
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1、2 0 1 0 年 第 3期 (总 第 2 4 5 期 ) Nu mb e r 3 i n 2 0 1 0 ( T o t a l No 2 4 5 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 T HEORE 1 1 CAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 0 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 0 0 3 : 0 1 4 带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴压承载力计算的 简化方法 龙跃凌 ,蔡健 ( 1 广东工业大学 土木工程系 ,广东 广州 5 1 0 0 0 6 ;2 华南理工大学 土木工程系 ,广东 广卅l 5 1 0 6 4
2、 1 ) 摘要: 提出带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴压承载力的简化计算方法。该方法考虑了轴压下矩形钢管长边、 短边竖向强度的不同, 同时考虑了约束拉杆和钢管对核心混凝土的约束作用 , 且表达式简单, 方便应用。 应用该方法对带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱试件的轴 压承载力进行计算, 计算结果与试验结果比较表明, 两者吻合良好。 关键词: 矩形钢管混凝土;约束拉杆;短柱;承载力 中图分类号: T U5 2 8 0 1 文献标志码: A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 0 ) 0 3 0 0 4 8 0 3 S i mp l i f i e d m e t h o d
3、f o r c a l c u l a t i n g u l t i ma t e c a p a c i t y o f r e c t a n g u l a r C F T s t u b c o l u mn s wi t h b i n d i n g b a r s u n d e r a x ia l c o mp r e s s i o n LONG Yu e l i n g , CA J i a n ( 1 De p a r t me n t o f Ci v i l E n g i n e e ri n g , Gu a n g d o n g Un i v e r s
4、i t yo f T e c h n o l o g y , G u a n g z h o u 5 1 0 0 0 6 , Ch i n a ; 2 De p a r t me n t o f C i v i l E n g in e e r i n g , S o u t hC h i n aU n i v e r s i tyo f T e c hno l o g y , Gu a n g z h o u 5 1 0 6 4 1 , C h i n a ) A b s t r a c t : A s i mp l i fi e d me tho d i s p r o p o s e d
5、 f o r c a l c u l a t i n g u l t i ma t e c a p a c i ty o f r e c t a n g u l a r CF T s t u b c o l u mn s w i t h b ind i n g b a r s u n d e r a x i a l c o mp r e s s i o nTh e me t h o d c o n s i d e r s t h e d i ffe r e n c e be t we e n l o n g i tud i n a l s t e e l s t r e ng t h o f
6、b r o a d f a c e s a n d t h a t o fn a r r o w f a c e s o f r e c t a n g u l a r s t e e l tub e u n d e r ax i a l c o mpr e s s i o n T he c o n fin e me n t e ff e c t s o n th e c o n c r e t e c o r e p r o v i d e d b y b i n d i n g b ars a n d s t e e l t u be a r e a l s o t a ke n i n
7、t o a c c o u n t Fu r - t h e r mo r e , the e x p r e s s i o no f theme t h o di s s i mp l e s otha t i t i s e a s i l ya p p l i e d T h e p r o p o s e dme tho di s u s e dt o c a l c u la t eu l t i ma t e c a p a c i ty o f the s p e c i me n so faxi a l l yl o a d e drec t a ng u l a rCF T
8、 s tub c o l u mnwi t hb i n d i n gb a r s Th e c a l c u l a t e dr e s u l t s a r e c o mp a r e dwi t h e x p e ri me n t a l r e s u l t s , wh i c h s h o w a g o o d a g r e e me n t K a ywo r d s : rec t a n g u l a r C F T; b i n d i n gb ar; s tub c o l u mn ; c a p a c i ty 0 引言 矩形钢管混凝土柱
9、较圆形钢管混凝土柱具有钢管制作方 便、 与梁连接容易处理、 施工方便、 易于符合建筑平面要求、 截 面相对开展而惯性矩大、 适合作压弯构件等优点, 在工程实践 中应用越来越广泛。 试验研究和理论分析表明【 , 矩形钢管对 核心混凝土的约束作用仅限于角部 , 即使当钢管壁很厚时, 其 核心混凝土在三向受压下的强度、 延性明显差于圆形钢管混 凝土。 带约束拉杆矩形钢管混凝土是针对一般的矩形钢管混凝 土的一种改进, 通过在矩形钢管混凝土柱截面中设置一定数 量的拉杆, 对其提供附加约束 , 能够较大地改善和提高其力学 性能 8 _ 。文献【 8 9 分别针对带约束拉杆矩形钢管混凝土短 柱的轴压 、 偏
10、压性能进行了试验研究, 研究表明约束拉杆的设 置有助于提高核心混凝土约束效应, 延迟钢管的局部屈曲。文 献 8 在试验研究的基础上, 针对矩形钢管长、 短边对核心混凝 土约束作用大小不同以及约束拉杆沿长、 短边布置数量不同 等特点, 应用基于混凝土真三轴受力试验的破坏准则确定管 内核心混凝土的峰值强度 , 提出了带约束拉杆矩形钢管混凝 土短柱轴压承载力的计算方法。该方法可以较好地评估带约 束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴压承载力, 适用于相关的理论 研究, 然而其表达式较为复杂, 不适合工程实践应用 , 故有必 要提出带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴压承载力的简化计 算方法。 1 现有带约束拉杆矩形钢
11、管混凝土短柱轴压 承载力的计算方法 文献 8 】 在试验研究的基础上 , 考虑了矩形钢管长、 短边对 核心混凝土约束作用大小不同以及约束拉杆沿长、 短边布置数 量不同等特点, 提出了带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴压承 载力的计算方法, 现简述如下: 。 - 十 A 州 ( 1 ) 式中i 。钢管长边; 厂 短边的纵向强度; 。 钢管长边 ; A 广短边的横截面面积; 一 核心混凝土极 限强度 ; A 一核心混凝土的横截面面积。 收稿 日期 :2 0 0 9 1 1 - 1 2 基金项目:国家自然科学基金项目资助( 5 0 8 7 8 0 8 7 ) ; 广东省自 然科学基金项目资助( 9 4
12、5 1 0 0 9 0 0 1 0 0 2 7 4 4 ) ; 广东工业大学博士基金( 0 8 3 0 6 1 ) 4 8 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 由 F 式确定 : 6 -9 6 3 8 f 、 u 0 c = 1 2 2 4 4 5 ( c o s 1 5 ) j - 卜 7 - 3 3 l 9 ( s i n 1 5 ) 口 = 1 F 一、 咂 ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) c o s = 二 ( 7) 3 N T r 。 ( 8 ) 后 。 f g ( 9 ) 后 一 i =x 6 ( B - 2 t ) 一 器】
13、 【 卜 丽J l 卜 丽J 。 。 ( B - a s1) 广 _ j 一 二 R 1 0 8 5 = ( 一 等 ,一 一、 譬 2 一 2t Jsr l 2 当R- O 8 5时 。= - 0 1 = 0 8 当 R 2 0 8 5 时 ( 一 fl n - I 2 一 n 2 J 皿 2 当R 2 O 8 5时 一 0 1 _ 0 _ 8 式中: 广一 八面体正应力; T 广一 八面体剪应力; _ 一 八面体正应力相对值; r _ 一 八面体剪应力相对值; 偏平面夹角; 。 沿长边方向等效约束应力; 詹一沿短边方向等效约束应力; 沿长边方向侧向平均约束力; 沿短边方向侧向平均约束力;
14、_ 有效约束系数; 0 。 、 约束界线边切角; 。 沿长边方向的约束拉杆水平间距; 一 沿短边方向的约束拉杆水平间距; 6 。一约束拉杆纵向间距; 沿长边方向的约束拉杆的屈服强度; 厂沿短边方向的约束拉杆的屈服强度; 钢管屈服强度 ; 一 钢管弹性模量 ; 泊松比。 2 本文提 出带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱 轴压承载力的简化计算方法 鉴于现有带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴压承载力的 计算方法表达式较为复杂 , 不适合工程实践应用, 因此需要对 其进行简化。 假定带约束拉杆矩形钢管混凝土轴压短柱的承载力计算 公式可简化为: 。 -厶A A 以A 。 ( 1 9 ) 式中; 。钢管屈服强度;
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