高温后中空夹层钢管混凝土柱轴压性能研究.pdf
《高温后中空夹层钢管混凝土柱轴压性能研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高温后中空夹层钢管混凝土柱轴压性能研究.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 卷第 期 年 月 铁道科学与工程学报 高温后中空夹层钢管混凝土柱轴压性能研究 刘晓 , , 麻路, 王兵 ( 沈阳大学 建筑工程学院, 辽宁 沈阳 ; 清华大学 土木工程系, 北京 ) 摘要: 为了分析高温后中空夹层钢管混凝土( 简称 ) 构件轴心受压力学性能, 在试验验证的基础上, 采用数值模拟 的方法对高温后的轴压工作机理进行剖析, 探讨温度、 空心率、 名义含钢率、 内外钢管屈服强度及混凝土抗压强度对 力学性能的影响。研究结果表明: 随着构件曾经历温度的升高, 极限承载力呈下降趋势; 外钢管屈服强度对 构件极 限承载力的提高有显著影响, 混凝土强度对提高常温阶段构件的极限承载力影响较
2、大, 但随着温度的升高, 影响逐渐降低, 空心率、 内钢管的屈服强度对高温后 构件极限承载力影响很小。 关键词: 高温后; 中空夹层钢管混凝土; 轴压; 机理; 极限承载力 中图分类号: 文献标志码: 文章编号: ( ) , , , ( , , , ; , , ) : ( ) , , , , , , , , ; , , , , : ; ; ; ; 中空夹层钢管混凝土是指在 个同心放置的 钢管间填充混凝土而形成的复合构件, 是在钢管混 凝土基础之上发展起来的新型组合结构, 继承了钢 管混凝土的优点, 承载力高、 塑性韧性好、 施工方 收稿日期: 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( ) ; 沈
3、阳市科技攻关项目( ) 通讯作者: 刘晓( ) , 女, 辽宁沈阳人, 教授, 博士, 从事结构工程及防灾减灾及防护工程方面的研究; : 第 期刘晓, 等: 高温后中空夹层钢管混凝土柱轴压性能研究 便、 抗震性能好 , 还具有减轻结构自重、 截面开 展、 稳定性高、 抗弯和耐火性能好等优势 , 适于 用在偏心率较大或抗弯刚度高的结构当中, 如高架 桥的桥墩或高层、 超高层建筑。目前, 对中空夹层 钢管混凝土的研究主要集中在常温下力学性能的 理论分析和试验研究 , 而对该组合柱在高温后 力学性能方面的研究还未见报道。我国是建筑火 灾频发的国家, 据统计, 全国每年会发生超过 万 起火灾, 建筑火
4、灾约占 , 给人民的生命和财产 造成了巨大的损失。如何提高建筑结构的耐火性 能, 延缓逃生和救援时间, 以及火灾后建筑结构的 安全度, 能否在灾后继续使用等问题, 必须引起从 事建筑结构研究人员的高度重视。 是新型 的结构形式, 关于火灾后力学性能的研究对其在建 筑结构中的推广和应用具有现实意义, 因此, 本文 对 构件在恒高温作用后的力学性能进行研 究。 有限元模型 利用有限元软件 , 对圆套圆 轴压短柱在恒高温后的力学性能进行数值模拟, 构 件参数见表 。 表 试件参数一览表 序号 空心率 长度 注: 和 分别为内、 外钢管的直径; 和 为内、 外钢管的厚度。 材料本构模型 钢材 高温后的
5、钢材应力 应变关系采用双折 线 , 即弹性段和强化段, 形式如下所示: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 混凝土 高温作用后核心混凝土应力 应变关系仍按 常温下的形式选取, 只是考虑了温度作用影响, 其 本构方程为: ( ) ( ) ( ) ( ) 式中, ( ) , ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 其中: ( )和 ( )分别是考虑高温作用影响 时受压构件截面形心处的应力和应变; ( )表示钢管对混凝土的约束效应系数; ( )表示 构件截面名义含钢率; 表示混凝土圆柱体的抗压强度; 表示混凝土轴 心抗压强度标准值。 单元类型的选取、 网格化分、
6、边界条件、 加载 方式 内、 外钢管均采用四节点减缩积分格式( ) 来进行模拟, 为满足网格精度要求, 在壳单元厚度 方向采用 个积分点的 积分; 核心混凝土 采用 八 节 点 减 缩 积 分 格 式 的 三 维 实 体 单 元 ( ) 。采用结构化网格划分, 对各个部件进 行单元划分, 如图 所示。 ( ) 边界条件; ( ) 盖板网格; ( ) 横截面网格; ( ) 纵截面网格 图 边界条件及网格划分示意图 将盖板设为刚体, 盖板与混凝土采用“ 硬” 接 铁 道 科 学 与 工 程 学 报 年 月 触来传递荷载, 内、 外钢管与混凝土的界面接触分 为沿法线方向的“ 硬” 接触和沿切线方向的
7、“ 罚” 接 触, 摩擦系数为 ; 盖板与内、 外钢管之间采 用“ ” 的约束方式连接。加载方式如图 ( ) 所示, 在盖板 处施加刚性约束, 令其既不产 生位移也不产生转角, 在盖板 处限制其在 和 方向的位移以及沿 , 和 方向的转角, 仅在 方 向上施加轴向位移荷载。 模型验证 为验证本文所建模型的准确性, 将模拟结果与 试验结果 进行对比。图 为有限元结果与试验 结果的荷载应变关系曲线对比示意图, 本文计算 结果与试验结果吻合较好。 ( ) 空心率为 ; ( ) 空心率为 ; ( ) 空心率为 ; ( ) 空心率为 ; ( ) 空心率为 ; ( ) 空心率为 图 荷载应变关系曲线对比
8、图 中( ) 和( ) 是文献 中试件 常温下的典型破坏形态, 从图中可以看出, 本文 所模拟的内外钢管破坏形态与试验破坏形态 吻合较好。此外, 随构件经受温度的升高, 端部混 凝土压碎程度加剧, 外钢管对混凝土的约束作用降 低, 混凝土对内钢管挤压作用增强, 内钢管凹曲部 位逐渐延伸至端部。 参数分析 通过常温下 轴压力学性能的研究可 知, 混凝土的强度和钢管对混凝土的约束效应对构 件的承载能力有影响, 因此, 本文对影响高温后 构件力学性能的因素除考虑温度 ( , , , 和 ) 外, 引入了空心率 ( , , 和 ) 、 名义含钢率 ( , 和 ) 、 外钢管屈服强度 ( , 和 ) 、
- 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:
- 高温 中空 夹层 钢管 混凝土 柱轴压 性能 研究
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【haoh****by8】。
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【haoh****by8】,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。