双肢钢管混凝土短柱轴压力学性能研究.pdf
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1、王波等 : 双肢钢管混凝土短柱轴压力学性能研究 5 7 DOI : 1 0 1 3 9 0 5 j c n k i a w j z 2 0 1 5 0 2 0 2 3 双肢钢管 混凝 土短柱轴压 力学性能研 究 王波 , 王艳晗 ( 北京林业大学水土保持学院 , 北京1 0 0 0 8 3 ) 【 摘要】 为研究双肢异形钢管混凝土短柱轴压力学性能受肢间夹角的影响, 利用有限元软件 A B A Q U S 建 模对夹角为9 0 。 的双肢异形钢管混凝土短柱轴心受压进行了计算 , 计算结果与试验结果符合 良好 。在此基础上, 建立了肢间夹角为 9 0 。 、 1 0 5 。 、 1 2 0 。 、
2、 1 3 5 。 、 1 5 0 。 、 1 6 5 。 、 1 8 0 。 模型, 对其力学性能与夹角之间的相互作用进行了分析。 通过对比不同规范下钢管混凝土柱的轴压承载力, 给出适用于双肢异形钢管混凝土短柱的承载力计算公式。 【 关键词】 桥梁工程 ; 双肢异形; 夹角; 有限元模型; 轴压 【 中图分类号】 T U 3 7 5 【 文献标识码】 A 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 5 ) 0 2 0 0 5 7 0 3 S TUD Y o F BEHAVI oR oF DoUBLE C0M Po E r l C0NCRETE- FI LLED S T EE
3、L TUBE S TUB CoLUMNS S UBJ ECTED TO AXI AL COMPRES S I oN W ANG Bo, W ANG Ya n h a n ( S c h o o l o f S o i l a n d Wa t e r C o n s e r v a t i o n , B e i j i n g F o r e s t r y U n i v , B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 , C h i n a ) Ab s t r a c t : I n o r de r t o s t u d y t h e me c ha n i c a l
4、p r o pe r t i e s o f d o u b l e c o mp o n e n t c o nc r e t e fil l e d s t e e l t u be s t u b c o l u mn s i n fl u e n c e d b y t h e a n g l e u n d e r a x i a l c o mp r e s s i o n, t h e s i mu l a t i o n a n a l y s i s f o r 9 0 。 d o u b l e c o mp o ne n t c o n c r e t e -fil l
5、e d s t e e l t u be s t u b c o l u mn u n de r a x i a l c o mp r e s s i o n wa s c a r rie d o u t wi t h fin i t e e l e - me n t A B A Q U S , a n d t h e s i mu l a t i o n r e s u l t s a n d e x p e r i m e n t r e s u l t s w e r e p r o v e d i n a g r e e me n t w i t h e a c h o t h e r
6、 On t h i s b a s i s, t h e mo d e l o f9 0。, 1 05。 , 1 2 0。, 1 3 5。, 1 50。, 1 6 5。, 1 8 0。we r e c a r r i e d o ut a nd t h e i n t e r - a c t i o n b e t we e n t h e me c h a n i c a l pr o pe r t i e s a nd t h e a n g l e wa s a n a l y z e d Ba s e d o n c o mp a r i n g t h e b e a r i n g
7、 c a p a c i t y o f c o n c r e t e fi l l e d s t e e l t u b e u n d e r d i f f e r e rt s p e c i fi c a t i o n s , a p r a c t i c a l c a l c u l a t i o n f o r mu l a f o r u l t i ma t e b e a r i ng c a pa c i t y o f d o u b l e c o mp o ne n t c o n c r e t e fil l e d s t e e l t u be
8、 s t u b c o l u mn s wa s p r o p o s e d Ke y wor ds: b r i d g e e n g i n e e rin g; do u b l e c o mp o n e nt ; a n g l e; fini t e e l e me n t mo d e l ; a x i a l c o mp r e s s i o n 目前, 钢管混凝土异形柱的研究已取得一系列成果 , 但 主要集中在 T形 、 十形、 L形截面。对 L形截面( 即夹角为 9 O 。 的双肢异形截面 ) 钢管混凝 土柱 的轴压 承载力 的研究 主 要集 中在 力
9、学性 能 和 工作 机 理上 , 以及 截 面宽 厚 比 、 长 宽 比、 约束 拉杆和加劲肋 对柱 的承载 力及 延性 的影 响 - 3 , 而 肢间夹角对钢管混凝土柱( 图 1 ) 的影响研究比较少。为此 , 本文将采用有 限元 软件 A B A Q U S对 夹 角为 9 O 。 时 轴心 受压 进行计算, 并与试验数据进行比较, 用以验证该方法的可靠 性 。在此基础上 , 对不 同肢 间夹 角 的受 力性 能进行 分析 , 通 过对比不同规范下的承载力, 给出适用于双肢异形钢管混 凝土短柱的承载力计算公式。并考察了长宽比和宽厚比对 其力学性能的影响。 1 有 限元分析模 型 ( 1 )
10、 试件的基本参数。利用文献 3 中的试验数据 , 采用 A B A Q U S , 对夹角为9 0 。 的双肢异形钢管混凝土柱轴压 试验进行有限元分析, 试件参数见表 1 , 截面示意图见图 1 。 ( 2 ) 材 料的本构关系 。钢材 采用 等向弹塑性 模型 , 钢 材的应力 一 应变关系曲线 。混凝土本构关系采用塑性损 伤模 型。核 心混凝土等效应力 一 应 变关系模型 。 表 1 试件基本参数 图 1 试件截 面示意图 ( 3 ) 建立有限元模型。混凝土和加载板采用 C 3 D 8 R 单元, 钢管采用 S 4 R单元。加载板采用刚性体模拟。加载 5 8 低珏 矗 建筑技术 2 0 1
11、5年第 2期( 总第 2 0 0期 ) 板和钢管之间的约束形式采用壳 一实体耦合, 与混凝土的 约束形式 为 绑定 。钢 管 和混 凝 土之 间采 用面 一面接 触 单 元 , 沿接触面切向采用库伦摩擦及小滑移, 允许材料分离但 不允许互相穿透 。 2 计算结果及分析 ( 1 ) 有限元模型验证。图2给出了文献 3 中的试验 结果和有限元计算结果的对 比。由图可见, 有限元模型计 算结果与试验结果比较吻合。 ( 2 ) 夹角 0 对构件的影响。试验参数见表2 。 3 0 o 0 2 5 o 0 2 0 o 0 7 耋 1 5 0 0 1 o ( ) 0 5 o o 0 4 2 o 0 3 6
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- 钢管 混凝土 短柱轴 压力 性能 研究
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