帶約束拉桿L形鋼管混凝土軸壓短柱的承載力計(jì)算

帶約束拉桿方形鋼管混凝土軸壓短柱的承載力計(jì)算(精)

在鋼板中部位置設(shè)置具有約束鋼板外凸變形作用的水平拉桿,是改善異形鋼管混凝土柱力學(xué)性能的有效方法。該文介紹了8個帶約束拉桿l形鋼管混凝土偏壓短柱試件的試驗(yàn),結(jié)果表明約束拉桿的設(shè)置延遲鋼管局部屈曲的發(fā)生,有助于l形鋼管混凝土偏壓短柱承載力的提高;偏心受壓下該柱的截面應(yīng)變符合平截面假定。采用帶約束拉桿l形鋼管的管內(nèi)核心混凝土本構(gòu)關(guān)系,利用纖維模型法對試件偏壓極限承載力進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。利用該數(shù)值方法對帶約束拉桿l形鋼管混凝土偏壓短柱進(jìn)行參數(shù)研究,分析了鋼材屈服強(qiáng)度、截面含鋼率、混凝土強(qiáng)度、拉桿約束系數(shù)及荷載角對n/nu-m/mu曲線的影響規(guī)律,在此基礎(chǔ)上提出帶約束拉桿l形鋼管混凝土偏壓短柱雙向壓彎承載力的簡化計(jì)算公式。

提出帶約束拉桿矩形鋼管混凝土短柱軸壓承載力的簡化計(jì)算方法。該方法考慮了軸壓下矩形鋼管長邊、短邊豎向強(qiáng)度的不同,同時(shí)考慮了約束拉桿和鋼管對核心混凝土的約束作用,且表達(dá)式簡單,方便應(yīng)用。應(yīng)用該方法對帶約束拉桿矩形鋼管混凝土短柱試件的軸壓承載力進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果比較表明,兩者吻合良好。

為了獲得帶單向約束拉桿矩形鋼管混凝土短柱軸壓承載力實(shí)用計(jì)算公式,進(jìn)行了試驗(yàn)和分析.根據(jù)帶拉桿構(gòu)件的核心混凝土約束應(yīng)力分布特點(diǎn),結(jié)合現(xiàn)有的試驗(yàn)結(jié)果,提出將矩形截面以約束拉桿為界線劃分為幾個子區(qū)域,并將拉桿視為等效鋼板的方法,采用已有的鋼管混凝土統(tǒng)一理論計(jì)算公式計(jì)算每個子區(qū)域的軸壓承載力,得出帶單向約束拉桿的矩形鋼管混凝土構(gòu)件軸壓承載力計(jì)算公式,修正后的公式中考慮了約束拉桿的影響,拓寬了統(tǒng)一理論計(jì)算公式的適用性.采用該公式計(jì)算的帶約束拉桿的矩形鋼管混凝土構(gòu)件軸壓承載力與已有的試驗(yàn)結(jié)果吻合良好.

采用帶約束拉桿矩形鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系,利用纖維模型法對帶約束拉桿矩形鋼管混凝土短柱承載力進(jìn)行了數(shù)值分析,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。利用經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證的計(jì)算程序?qū)Ъs束拉桿矩形鋼管混凝土短柱軸壓和單、雙向偏壓承載力進(jìn)行了較系統(tǒng)的參數(shù)分析,回歸出帶約束拉桿矩形鋼管混凝土軸壓和單、雙偏壓承載力簡化計(jì)算公式,公式的計(jì)算精度高,形式簡單,便于應(yīng)用,可供工程設(shè)計(jì)參考。

采用帶約束拉桿方形鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系,利用基于纖維模型法的非線性分析程序?qū)Ъs束拉桿方形鋼管混凝土短柱承載力進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。對帶約束拉桿方形鋼管混凝土偏壓短柱進(jìn)行參數(shù)分析的結(jié)果表明,隨著約束拉桿間距的減少、直徑的增大,偏壓短柱的極限承載力增大;隨著鋼管壁厚的增大,偏壓短柱的n/nu-m/mu曲線往內(nèi)收攏;隨著混凝土強(qiáng)度和鋼材強(qiáng)度的提高,偏壓短柱的n/nu-m/mu曲線向外凸出;雙向偏壓短柱的極限承載力在最大主慣性軸方向達(dá)到最大,在最小主慣性軸方向達(dá)到最小;各參數(shù)對單向偏壓和雙向偏壓短柱的n/nu-m/mu曲線的影響相類似。

介紹15個帶約束拉桿方形鋼管混凝土短柱和8個帶約束拉桿矩形鋼管混凝土短柱的軸壓試驗(yàn)結(jié)果,分析鋼管壁厚度、拉桿直徑、拉桿水平間距等參數(shù)對其軸壓性能的影響。試驗(yàn)研究結(jié)果表明,約束拉桿的設(shè)置有助于延遲鋼管的局部屈曲、提高方形鋼管混凝土短柱的軸壓承載力和延性,提高矩形鋼管混凝土短柱的延性。約束拉桿的作用主要表現(xiàn)為對核心混凝土的約束作用及通過改變鋼管側(cè)壁局部屈曲的邊界條件從而提高鋼管的屈曲強(qiáng)度。同時(shí),在合理考慮拉桿作用的基礎(chǔ)上,應(yīng)用等效側(cè)向壓力的概念和基于混凝土真三軸試驗(yàn)的破壞準(zhǔn)則確定核心混凝土的峰值強(qiáng)度,提出帶約束拉桿方形、矩形鋼管混凝土短柱軸壓承載力的計(jì)算方法,承載力計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。

帶約束拉桿l形鋼管混凝土短柱的偏壓試驗(yàn)研究——對8個帶約束拉桿l形鋼管混凝土偏壓短柱試件進(jìn)行了試驗(yàn)研究，討論其在不同約束拉桿設(shè)置、偏心率以及荷載角下的偏壓性能．結(jié)果表明，約束拉桿的設(shè)置改變了鋼管的屈曲模態(tài)，延遲了局部屈曲的發(fā)生，有助于l形鋼管混凝...

為研究l形鋼管混凝土柱在軸心受壓荷載作用下的力學(xué)性能和承載力計(jì)算方法,建立l形鋼管混凝土柱軸壓下的有限元模型,并將有限元分析結(jié)果與文獻(xiàn)中的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比,二者吻合較好。通過對其短柱進(jìn)行有限元模擬,分析了短柱的工作機(jī)理以及材料強(qiáng)度、含鋼率、柱肢長寬比等參數(shù)對其軸壓承載力的影響。研究表明:當(dāng)柱肢的長寬比為2.5左右時(shí),鋼管對混凝土的約束作用最好?；诮y(tǒng)一理論,以約束效應(yīng)系數(shù)為參數(shù),提出了l形鋼管混凝土柱軸壓強(qiáng)度承載力計(jì)算方法。在有限元模擬的基礎(chǔ)上,分析了長柱的失穩(wěn)方向問題及影響穩(wěn)定系數(shù)的主要因素,提出l形鋼管混凝土柱軸壓穩(wěn)定承載力計(jì)算方法,建議的承載力計(jì)算方法與有限元分析結(jié)果符合較好。

基于帶約束拉桿矩形鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系,利用纖維模型法對帶約束拉桿矩形鋼管混凝土短柱承載力進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,通過計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的比較驗(yàn)證纖維模型法的合理性,同時(shí)討論各種因素對帶約束拉桿矩形鋼管混凝土短柱的單向偏壓和雙向偏壓承載力的影響。帶約束拉桿矩形鋼管混凝土偏壓短柱的參數(shù)分析結(jié)果表明,隨著約束拉桿間距的減少和直徑的增大,偏壓短柱的極限承載力增大;隨著鋼管壁厚的增大,偏壓短柱的軸力/軸壓承載力-抗彎承載力/純彎承載力(n/nu-m/mu)曲線往內(nèi)收攏;隨著混凝土強(qiáng)度和截面高寬比的提高,偏壓短柱的n/nu-m/mu曲線向外凸出;鋼材強(qiáng)度對n/nu-m/mu曲線的影響不明顯;雙向偏壓矩形短柱的極限承載力在最大主慣性軸方向達(dá)到最大,隨著截面高寬比的增大,最小極限承載力的位置從α=45°(方形截面)變化到α=90°(截面最小主慣性軸方向);各參數(shù)對單向偏壓和雙向偏壓短柱的n/nu-m/mu曲線的影響相類似。

采用帶約束拉桿矩形鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系,建立了基于纖維模型法的模擬帶約束拉桿矩形鋼管混凝土短柱承載力-變形全過程曲線的非線性分析方法。計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。對帶約束拉桿矩形鋼管混凝土偏壓短柱進(jìn)行參數(shù)分析,回歸了帶約束拉桿矩形鋼管混凝土短柱單向和雙向偏壓曲率延性系數(shù)的簡化計(jì)算公式。公式的計(jì)算精度高,形式簡單。

采用帶約束拉桿方形鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系,建立了基于纖維模型法的模擬帶約束拉桿方形鋼管混凝土短柱承載力-變形全過程曲線的非線性分析方法,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。利用經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證的計(jì)算程序?qū)Ъs束拉桿方形鋼管混凝土短柱的單向和雙向偏壓延性進(jìn)行較系統(tǒng)的參數(shù)分析,回歸了帶約束拉桿方形鋼管混凝土單向和雙向偏壓延性簡化計(jì)算公式,公式的計(jì)算精度高,形式簡單。

鋼管混凝土核心短柱承載力目前仍無統(tǒng)一計(jì)算方法,針對此問題,文章基于鋼管混凝土核心柱軸壓承載力計(jì)算方法與外圍普通鋼筋混凝土體積配箍率有著密切關(guān)系的認(rèn)識,分體積配箍率小于和等于大于臨界配筋率兩種情況建立了該柱軸壓承載力計(jì)算公式;當(dāng)外圍混凝土的配箍率小于臨界配箍率時(shí),組合柱的破壞是由外圍混凝土控制,根據(jù)協(xié)同工作原理,通過對鋼管混凝土核心柱各組成部分荷載-變形曲線分析,建立了該柱軸壓承載力計(jì)算公式;當(dāng)外圍混凝土的配箍率等于或大于臨界配箍率時(shí),核心柱破壞時(shí)鋼管內(nèi)外混凝土都能達(dá)到極限狀態(tài),采用極限平衡法推導(dǎo)該柱軸壓承載力計(jì)算公式。理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合,表明了本文方法的正確性。

假定方形鋼管混凝土構(gòu)件的鋼管板件在非載荷邊受到彈性約束,應(yīng)用能量法對鋼管局部屈曲強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行了推導(dǎo);并利用已有試驗(yàn)結(jié)果對計(jì)算公式的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上利用該公式對約束拉桿方形鋼管混凝土構(gòu)件在軸壓下的屈曲性能進(jìn)行分析,分析表明約束拉桿能有效提高構(gòu)件鋼管屈曲系數(shù),從而提高鋼管壁抵抗局部屈曲的能力。最后,給出了約束拉桿縱向間距的合理設(shè)置值以及帶約束拉桿方形鋼管混凝土軸壓構(gòu)件的鋼管寬厚比限值。

基于纖維模型法非線性分析程序,利用帶約束拉桿矩形鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系,模擬帶約束拉桿矩形鋼管混凝土短柱承載力-變形全過程,計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合.研究表明,約束拉桿間距越小,直徑越大,鋼管壁厚越大,鋼材強(qiáng)度越小,偏壓短柱的延性指標(biāo)越大;混凝土強(qiáng)度和截面寬厚比越大,偏壓短柱的延性指標(biāo)越小;雙向偏壓短柱的延性指標(biāo)在0°和90°方向達(dá)最小,在截面角區(qū)方向達(dá)最大;各參數(shù)對雙向偏壓短柱截面延性系數(shù)-荷載角曲線的影響類似.

本文依據(jù)方形鋼管砼柱在軸壓下的工作機(jī)理，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出方鋼管約束下，以σｒ／ｆｃｋ為參數(shù)省內(nèi)砼的提高系數(shù)ｋ的表達(dá)式，以及以長細(xì)比λ（＝ｌ／α）為參數(shù)的縱向彎曲系數(shù)的表達(dá)式．依此，對國內(nèi)外４１個試件進(jìn)行了核算，結(jié)果與試驗(yàn)吻合較好．

鋼管約束混凝土軸壓短柱承載力的研究——傳統(tǒng)鋼管混凝土是將混凝土直接灌入鋼管，然后全截面承壓，使得混凝土處于三向受力狀態(tài)；但這種結(jié)構(gòu)形式及加栽方式就決定其并沒有最大發(fā)揮鋼管的高抗拉性能及混凝土的高抗壓特性。對此，筆者提出一種鋼管約束混凝土受力體...

傳統(tǒng)鋼管混凝土是將混凝土直接灌入鋼管,然后全截面承壓,使得混凝土處于三向受力狀態(tài);但這種結(jié)構(gòu)形式及加載方式就決定其并沒有最大發(fā)揮鋼管的高抗拉性能及混凝土的高抗壓特性。對此,筆者提出一種鋼管約束混凝土受力體系,理論分析證明該體系較傳統(tǒng)構(gòu)件有著更大的承載力。

為研究對拉約束拉桿對組合柱性能的影響,針對l形組合異形柱設(shè)置不同類型的約束拉桿、不同強(qiáng)度材料等進(jìn)行數(shù)值模擬,對比該類型下的相應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果,分析驗(yàn)證了對拉約束拉桿對l形組合異形柱的性能改善作用,得到了對拉約束在柱延性及承載力方面的積極影響效果.最后基于線性回歸分析的理論計(jì)算方法表現(xiàn)出了和數(shù)值結(jié)果較高的一致性,建立了具有較高參考價(jià)值的帶約束拉桿的組合異形柱承載力計(jì)算公式.

鋼管混凝土柱的應(yīng)用及軸壓承載力計(jì)算——簡單介紹了鋼管混凝土柱的分類、特點(diǎn)、基本原理及其在工程中的應(yīng)用，歸納了鋼管混凝土柱軸壓承栽力計(jì)算的各種方法，并把理論與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。

cfrp-鋼管混凝土軸壓短柱承載力分析 笫23卷第1期vo1.23no.1 2006年1月jan.2006 工程 eng眥ering 力學(xué) mechanics149 文章編號:1000.4750(2006)01.0149.05 cfrp一鋼管混凝土軸壓短柱承載力分析 顧威,趙穎華,尚東偉2 (1.大連海事大學(xué)交通工程與物流學(xué)院,大連116026:2.沈陽市建筑研究院,沈陽 110016) 摘要:對cfrp.鋼管混凝土軸壓短柱這種新型構(gòu)件的受力性能進(jìn)行了理論分析,提 出了此類構(gòu)件承載力計(jì)算的 基本假定;采用極限平衡法,推導(dǎo)出鋼管屈服時(shí)構(gòu)件承載力和碳纖維片拉斷時(shí)構(gòu)件 極限承載力的解析計(jì)算式;對 8根cfrp-鋼管混凝土軸壓短柱和4根鋼管混凝土柱的極限承載力進(jìn)行試驗(yàn)研究, 并將解析分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 比較,證明了提出的解析計(jì)算式的正確性

通過對7個帶約束拉桿和2個不設(shè)約束拉桿矩形鋼管混凝土短柱的單向偏心受壓試驗(yàn),研究了偏心率、約束拉桿水平間距對矩形鋼管混凝土短柱偏壓性能的影響.試驗(yàn)結(jié)果表明:約束拉桿的設(shè)置有助于提高矩形鋼管混凝土偏壓短柱的延性,延遲鋼管的局部屈曲;帶約束拉桿矩形鋼管混凝土柱的偏壓承載力隨偏心率的增大而減小;在偏心率相同的條件下,試件延性隨拉桿水平間距的減小而增大.試件承載力的數(shù)值計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好,而國內(nèi)現(xiàn)有規(guī)程的計(jì)算結(jié)果總體上低估了帶約束拉桿矩形鋼管混凝土偏壓試件的承載力.