方中空夹层钢管混凝土横向局压性能研究.pdf
《方中空夹层钢管混凝土横向局压性能研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《方中空夹层钢管混凝土横向局压性能研究.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 3 2 卷 第 4期 2 0 1 5年 7月 建筑科 学与工程 学报 J o u r n a l o f Ar c h i t e c t u r e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g Vo 1 3 2 NO 4 J u l y 2 0 1 5 文章编号 : 1 6 7 3 2 0 4 9 ( 2 0 1 5 ) 0 4 0 0 9 2 0 7 0 方中空夹层钢管混凝土横向局压性能研究 杨有福 , 孟春媛 ( 大连理工 大学 海岸和近海工程 国家 重点实验 室, 辽宁 大连 1 1 6 0 2 4 ) 摘要: 为研 究方中空夹层钢管混凝土的横向局压
2、性能, 利用 AB AQ us软件建立了非线性有限元分 析模型 , 同时以压杆与试件外边长比和空心率为参数 , 进行 了 6个试件的试验研 究, 分析 比较 了试 件 破 坏 形 态 、 荷 载一 位 移 曲线 、 荷 载一 应 变 曲线 和承 载 力 模 拟 结果 与 试 验 结果 的 差 异及 其 产 生的 原 因。结果表明: 横向局压荷载作用下方中空夹层钢管混凝土具有较好的力学性能; 有限元模拟得到 的方 中空夹层钢 管混凝 土横 向局压 性能 总体上 与试 验结 果吻合 良好 。 关键词 : 方中空夹层钢管混凝土; 横向局压; 试验研究; 有限元分析 中图分 类号 : T U3 7 5
3、 文献标 志码 : A Re s e a r c h o n Pe r f o r ma n c e o f S qu a r e CFDS T Un de r La t e r a l Pa r t i a l Co mpr e s s i o n YANG You f u,M ENG Chu n yu a n ( S t a t e Ke y L a b o r a t o r y o f Co a s t a l a n d Of f s h o r e En g i n e e r i n g,Da l i a n Un i v e r s i t y o f Te c h n o l
4、 o g y, Da l i a n 1 1 6 0 2 4,L i a o n i n g,Ch i n a ) Abs t r a c t : To i n ve s t i ga t e t he p e r f or ma n c e o f s q u a r e c o nc r e t e f i l l e d d o ubl e - s ki n s t e e l t u be ( CFDST ) u nd e r l a t e r a l pa r t i a 1 c o m p r e s s i o n, a n o nl i n e a r f i ni t e
5、e l e m e n t a n a l ys i s m o d e 1 wa s d e v e l o p e d b y u s i n g AB AQUS s o f t wa r e At t h e s a me t i me ,s i x s p e c i me n s wi t h t h e v a r i a t i o n o f wi d t h r a t i o b e t we e n b e a r i n g me mb e r a n d s p e c i me n a n d h o l l o w r a t i o we r e t e s t
6、 e d Th e f a i l u r e p a t t e r n,l o a d d i s pl a c e me n t c u r v e, l o a d s t r a i n c ur v e a nd b e a r i n g c a pa c i t y o f t he s pe c i me n s we r e c o m p a r e d wi t h t he t e s t e d r e s ul t s a nd t he c a us e s o f t he d i f f e r e nc e s b e t we e n s i mul a
7、 t i o n r e s u l t s a nd t e s t e d r e s u l t s we r e a l s o a na l y z e d The r e s u l t s s ho w t h a t s q u a r e CFDST u nd e r l a t e r a l p a r t i a l c omp r e s s i o n ha s go o d m e c ha ni c a l be ha v i o r,a nd t h e p r e d i c t e d r e s p o ns e s o f s qu a r e CFD
8、ST un de r l a t e r a l p a r t i a l c ompr e s s i o n by t he f i ni t e e l e m e nt s i m u l a t i o n a r e ge n e r a l l y i n g o od a g r e e me n t wi t h t he t e s t e d r e s ul t s Ke y wo r ds :s q ua r e c o nc r e t e f i l l e d d ou bl e s ki n s t e e l t u be;l a t e r a l pa
9、 r t i a l c o m p r e s s i on;e xp e r i m e n t r e s e a r c h;f i ni t e e l e me n t a na l y s i s 引 中空夹 层 钢 管 混 凝 土 ( C o n c r e t e f i 1 1 e d D o u b l e - s k i n S t e e l Tu b e , C F DS T) 是一种在普通 钢管混凝 土的基础上发展而来 的新型组合结构 , 它 由同心放 置 的 内 、 外钢管 及 它 们 之 间 的夹 层 混凝 土组 成 。 中 空夹层钢管混凝土在秉承钢管混凝土承
10、载力高 、 塑 性 韧性 好 、 施 工方 便及 抗 火 和 抗腐 蚀 性 能 较 好 等优 点 的同时 , 又具有 其 独 特 的优 势 , 如 截 面 开 展 、 抗 弯 刚度大 、 自重轻和抗火性能更好等 。因此, 中空夹 收稿 日期 : 2 0 1 5 - 0 2 0 7 基金项 目: 辽宁省 自然科学基金项 目( 2 0 1 3 0 2 0 1 2 5 ) 作者简介 : 杨有福( 1 9 7 5 一 ) , 男 , 黑龙江哈尔滨人 , 教授 , 博士研究生导师, 工学博士 , E ma i l : y o u f u y a n g 1 6 3 t o m。 言 目 学兔兔 w w
11、w .x u e t u t u .c o m 第 4期 杨 有福 , 等 : 方 中空 夹层钢 管混 凝 土横 向局 压性 能研 究 9 3 层 钢 管混凝 土 可用作 桥墩 、 海 洋平 台结构 的支架柱 、 建筑 物 的 大 直径 柱 和 其他 高 耸 构筑 物 等L 1 , 同时 中 空的特点又使其在桁架 和空间结构 中有应 用的潜 力 。当中空夹层钢管混凝土用作桁架和空间结 构的弦杆时 , 其由于承受腹杆传来的压荷载而处于 横 向局压 状态 。中空夹 层钢 管混 凝土 的横 向局 压性 能将直接决定桁架 和空间结构节点的性能 , 甚 至影 响整体结构的安全 。 自 2 O 世 纪 9
12、 O年 代 以来 , 美 、 日、 澳 和 中国 学者 先后 对 中空 夹层 钢管 混凝 土 的力 学 性能进 行 了一 系 列试 验 研 究 和 理 论 分 析 。黄 宏r 4 全 面 汇 总 了各 国 2 0 0 6年以前公 开发表 的中空夹层钢 管混凝 土受力 性 能试 验 成果 , 并利 用 纤 维 模 型 法 和有 限元 方 法 对 中空夹层钢管混凝土压弯构件 的静力 、 动力性能进 行 了理论分析 , 提出 了力学指标 的简化计算方 法。 此外 , L u等 5 剐对 中 空夹 层 钢 管混 凝 土 柱 的耐 火 性 能进行了理论分析, 并提出了耐火极限的简化计算 方法 。Hu a
13、 n g等 7 进行 了圆套 圆和 方套圆 中空夹 层钢管混凝土在纯扭荷载下 的试验研究 , 并利用有 限元方 法分 析 了试 件 的 破 坏模 式 和扭 矩一 转 角全 过 程 曲线 以及 内、 外钢 管 和 混 凝 土 之 间 的相 互 作 用 机 理 。P a g o u l a t o u等I s 3 建立了圆中空夹层钢管混凝土 柱在轴压荷载作用下的有限元模 型, 并提 出了承载 力简化计算公式。 目前 , 对 中空夹层钢管混凝土横 向局压 性 能 的研 究 未 见 报道 , 仅 有 加拿 大 g 、 香 港 和本课题组 1 1 1 2 3 对传统钢 管混凝 土在横 向局 压荷 载作
14、用下 的力 学性 能进 行 了试 验 研究 和理论 分 析 , 并建议了承载力简化计算公式 。 本文 基 于有 限元软 件 AB AQUS建 立 方 中空夹 层钢管混凝土横向局压性能的理论分析模 型, 并 以 压杆与试件外边长比和空心率为主要参数进行横向 局 压荷 载作 用 下 方 中空 夹 层 钢 管 混 凝 土 的试 验 研 究 。将通过模拟得到的试件破坏形态、 荷载一 位移曲 线 、 荷 载 一 应 变 曲线 及 承 载 力 与试 验 结 果 进 行 比较 , 验 证非 线性 有 限元模 型 的有效 性 。 1 有 限元模型 采用 大型通 用 有 限元 软 件 AB AQUS 】 。 的
15、通 用 分析模块 , 对方 中空夹层钢管混凝土的横 向局压力 学性 能进 行模 拟 。 1 1 材 料本 构 对于钢材, 采用 AB A QUS S t a n d a r d模块 中的 塑性 模 型 , 在 多 轴 应力 状 态 下 满足 Mi s e s 屈 服 准则 和 各项 同性 的硬 化 准 则 , 并 服 从 相 关 流 动法 则 。钢 材 真 实应 力一 塑性 应 变 关 系 由名 义应 力一 名 义应 变 关 系换算得到 ” 。试件 由钢管冷弯制成( 图 1 ) , 图 1 中, r为 弯 角 内半径 , 其 单轴 名 义 应力一 名 义 应 变 ( a - e ) 采用文献
16、1 4 3 中建议 的模型 , 并考虑弯角效应 的影 响 。 图 1 冷 弯 方 钢 管 截 面 Fi g 1 Cr o s s S e c t i o n of S qu a r e Co l d- f or me d S t e e l Tu be 冷弯钢材单轴 名义应力一 名义应变关 系分为 4 个 阶段 , 各 阶段 的数 学表 达式 为 f E e e : 厂 p + E s1 一 e e ( 1 ) 一 1 I 厂 +E 2 ( 一 1 ) l e 。 2 式 中 : 为 钢材 屈服 强度 ; E 为钢 材 弹性 模 量 ; E Es 2 , E 。分 别 为 各 段 斜 率; :
17、 0 7 5 f y ; f n一 0 8 7 5 ; 一 0 7 5 f E ; e 1一 - 4 -0 1 2 5 E 1 ; e e 2 : 1 - 4- 0 1 2 5 f E 。 钢压杆按弹性材料选取 , 其弹性模量为 2 O 6 1 O MP a , 泊松 比为 0 3 。 对 于混凝 土 , 采 用 AB AQUS中 的塑 性 损 伤 模 型 , 其单轴应力一 应变( 一 e ) 曲线采用文献 1 5 中建 议的模 型, 具体如下 , f 2 xz。 1 一 ( 2 ) 一 1 其中 z=e 0 。 一( 1 3 0 0 +1 2 5 f : +8 o o g ) 1 0 一 。
18、 0 3 一-( ) ( 3 1 + ) 叩 一1 6 +1 5 x 式中: 为混凝土圆柱体抗压强度; 为约束效应系 数 4 ; 。为峰值 应 变 。 1 2 单 元 类型和 网格 划分 采用 四节 点 线 性 减 缩 积 分 壳 单 元 ( S 4 R) 模 拟 内、 外 方 钢管 , 在壳 单元 厚度 方 向采用 9个 积分点 的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4
19、期 杨有 福 , 等 : 方 中空夹层 钢 管混凝 土横 向局 压性 能研 究 9 7 ” S O 6 ( 0 6 ) 试 验值 - 一S O 6 ( o 6 ) a,模 拟值 -S O 6 ( 0 5 ) al 试 验值一 一S O 6 ( 0 5 ) a 模 拟值 一一 S O 6 ( 0 4 ) Al试验值一_- S O 6 ( 0 4 ) a,模拟值 S O 6 ( 0 6 ) 试验 值 一S O 6 ( 0 6 ) A 模 拟值 S O6 ( 0 5 ) A 试验 值- - - -S O 6 ( o 5 ) a 模 拟值 S O 6 ( 0 4 A 试验 值S O 6 ( 0 4 )
- 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:
- 中空 夹层 钢管 混凝土 横向 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【fu****ne】。
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【fu****ne】,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。