极限平衡法分析钢骨-钢管混凝土短柱承载力的简化方法.pdf
《极限平衡法分析钢骨-钢管混凝土短柱承载力的简化方法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《极限平衡法分析钢骨-钢管混凝土短柱承载力的简化方法.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 3卷第 5期 2 0 0 6年 1 O月 铁道科学与工程学报 J OURN AL OF RAl l WAY SCl E NCE AND ENGl NEE Rl NG Vo I 3 No 5 Oc t 2 0 0 6 极限平衡法分析钢骨 一钢管混凝土 短柱承载力的简化方法 何益斌 , 张铁成 , 肖阿林, 黄频 ( 湖南大学 土木工程学院, 湖南 长沙 4 1 0 0 8 2 ) 摘要: 从钢骨一钢管混凝土组合柱的工作机理出发, 分析 了其各组成部分应力状态, 提 出了计算钢骨 一钢管混凝土轴压 短柱的简化模型。根据组合柱各组成部分极限( 屈服) 条件, 应用极限平衡理论建立了截面的力学平衡
2、方程, 基于钢骨翼缘 对核心混凝土的附加约束, 推导了该组合柱的轴压极限承栽力计算公式。计算结果表明, 有关实验值与本文理论计算结果 较 吻合 。 关键诃: 组合柱; 轴压; 极限承载力; 极限平衡法 中图分类号: T U 3 9 8 9 文献标识码: A 文章编号: 1 6 7 2 7 0 2 9 【 2 0 0 6 ) 0 5 0 0 4 6 0 4 Ul t i ma t e s t r e n g t h o f s h o r t s t e e l t u b u l a r c o l u mn f i l l e d wi t h s t r u c t u r a l s t
3、 e e l HE Yi b i n,Z HANG Ti e - c h e n g,XI AO A- l i n, HUANG Pi n ( C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g , Hu n a n U n i v e r s i t y 。c h a I 1 睁 小 a 4 1 0 0 8 2 。C h i n a ) Ab s t r a c t : T h e s t r e s s s t a t e o f a c o mp o s i t e c o l u mn a n d a s h o r t s t e e
4、l t u b u l a r c o l u mn fi l l e d w i t h s t e e l r e i n f o r c e d c o n c ret e wa s c o mp reh e n s i v e l y ana l y z ed a n d r a t i o n all y s i mp l i f i e dB a s e d o n t h e me c h ani c al b e h a v i o r o f t h e c o mpos i t e c o l u mn and the y i e l d c o n d i t i o n
5、 o f i t s c o mp o n e n t s ,a f o r mu l a f o r c o mp u t i n g t h e u l t i ma t e bea r i n g c a p a c i t y W as o b t a i n e d w i t h t h e l i mi t e q u i l i b ri u m me t h o dT h e c alc u l a t e d res u l t s o fthe p r o pos e d f o rm u l a a g ree wit h t h e e x p e r i me n
6、t al o n e s repo rt ed i n o t h e r P a p e r s Ke y wo r d s : c o mpos i t e c o l u mn ;a x i al l o a d ;u l t i m a t e s t ren g t h;e q u i l i b r i u m me thod 钢骨 一 钢管混凝土组合柱是一种在钢管混凝 土柱内部埋置钢骨的新型重载柱。该组合柱综合 考 虑 了钢 骨 混凝 土 柱 和钢 管 混 凝 土 柱 的优 缺 点_ 】 - 5 , 具有承载力高, 延性及耗能好等优点, 因而 能满足现代工程结构往大跨、 高耸、
7、重载及恶劣条 件方向发展的要求, 具有广阔的工程应用前景。王 清湘等【 6 J 虽然给出了这种短柱极限承载力的计算 公式, 但缺少相应的理论根据 , 所以, 仍有必要对该 种组合短柱的承载力进行进一步研究。 1 工作机理 在钢骨 一钢管混凝土柱中, 钢管壁对核心混凝 土提供侧向约束, 而核心混凝土和其内置钢骨也互 相约束, 从而产生双重套箍效应。双重套箍效应是 钢骨 一 钢管混凝土柱具有一系列优越力学性能的 根本原因。文献 6 的实验研究表明, 对于钢骨 一 钢管混凝土组合轴压短柱, 其破坏是钢管和钢骨在 复合应力作用下屈服以及核心混凝土在三向压应 力作用下被压坏所致, 属于材料破坏。其中钢骨
8、的 主要作用是有效地延缓或阻止 昆 凝土中剪切斜裂 缝的产生和发展, 从而使钢管对核心混凝土的约束 套箍效应得以充分发挥。另一方面, 借助混凝土的 支撑作用, 钢管壁及内置钢骨的几何稳定性得以增 强, 局部屈曲现象得以延缓或避免, 充分发挥钢材 的强度。简而言之, 钢骨一钢管混凝土组合柱综合 考虑了钢骨混凝土柱和钢管混凝土柱的优点, 使钢 收稿 日期 ; 2 0 1 0 6 2 0 基金项目: 湖南省杰出青年基金资助项目( 0 5 1 0 0 0 9 ) 作者简介: 何益斌( 1 9 6 5 一) , 男, 湖南益阳人, 教授。 博士生导师。 从事结构工程研究 维普资讯 第 5期 何益斌 ,
9、等: 极限平衡法分析钢骨 一钢管混凝土短柱承载力的简化方法 4 7 管钢骨及核心混凝土协同互补 , 从而最大限度地利 用各组成部分的强度来承受外部荷载。可以认为 在达到极限承载力时: 1 ) 由于钢管壁所受径向压力远小于其纵向和 环向应力, 可以将其忽略, 故钢管壁的应力状态可 简化为纵 向受压, 环 向受拉, 并沿管壁均匀分 布 I _ 3 l 。 2 ) 核心混凝土在钢管和钢骨翼缘的双重约束 下处于复杂应力状态, 不考虑钢骨翼缘对其的约 束 , 则可认为核心混凝土处于j向受压状态。三向 受压混凝土的强度极限条件极其复杂, 只有在等侧 压力作用下的混凝土强度极限条件较简单, 可分为 线性模式
10、和非线性模式 , 为 了简便 , 这里拟采用 线形模式。 3 ) 内埋钢骨 极限状态时 的应 力状 态较复杂。 这里采用如下方式进行简化分析 : 根据面积相等的 原则将钢骨等效为一置于钢管中心的圆形钢骨, 如 图 1所示 幽 1 模 型简化 图 F i g 1 T h e s i mp l i fi e d mo d e l 2 极限分析 2 1 极限平衡理论 极限平衡理论是将结构视为 由一系列元件组 成的体系, 元件的变形方式和相应的极限条件( 屈 服条件) 已知, 通过一定的理论简化, 利用静力平衡 元件极限条件及机动条件, 解出结构的极限承载能 力。在求解复杂结构的极限承载力时, 其近似
11、解的 解法可分为静力法和机动法。这里拟采用静力法 推导钢骨 一钢管混凝土短柱的轴压极限承载力。 2 2 计算模型的基本假设 1 ) 组合柱是 由钢管 、 钢骨和核心混凝 土 3种 元件组成, 受力简图如图2 所示。 2 )钢管 、 钢骨及核心混凝土的极限( 屈服) 条 件是稳定的, 钢管 、 钢骨服从 V o n Mi s e s 屈服条件。 核心混凝土的极限( 屈1 1 ) 条件采用线性模式 1 5 j , 即 口 = ( 1+k ) 。 J c 3 ) 极限状态时, 忽略钢管壁径向应力。 4 ) 等效的圆钢骨柱处于三向受压状态, 如图2 所示。 5 ) 不考虑钢骨翼缘对混凝土的约束效应。
12、。 , 图 2 等效简化后 钢管、 钢骨 和核心混凝 土的受 力简网 F i g 2 Me c h a n i c a l s k e t c h o f s t r u c t u r a l s t e e l , s t e e l t u b e a n d c o r e c o n c r e t e 2 3公式推导 由受力简图可知, 极限状态时存在 6个未 知 数, 即 1夕 荷载 v , 核心混凝土的纵向应力 , 钢管 的纵向应力 1 和环向应力 2 , 核心混凝土和钢管 接触面之间的侧压力 P , 以及钢骨的纵向应力 。 故需要建立 6 个独立方程才能求解。 由静力平衡条件,
13、 有: = A +A 1 +A ; ( 1 ) 2 口 2=咖 。 ( 2 ) 式中: A , A 和A 分别为核心混凝土、 钢管、 钢骨面 积; t 和d 分别为钢管的壁厚和内径。 由极限屈服条件, 有: 口; l +口 f l 口 2 +口 ; 2 = ; ( 3 ) = +P; ( 4 ) = ( 1+k ) 。 ( 5 ) 式中: 和 分别为钢管和钢骨材料的屈服强度 ; 为核心混凝土轴心抗压强度 ; k 为侧压系数。 k 取 值范 围为 36 , 一般认为 k在 4左右变化 1 , 7 , 本 文将取 k=4 和 k=5 进行计算讨论 、 将式( 2 ) 代入式( 3 ) 并整理, 得
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 极限 平衡 分析 钢骨 钢管 混凝土 承载力 简化 方法
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【z****6】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【z****6】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。