基于ANSYS圓鋼管混凝土軸壓短柱極限承載力分析

列舉了國(guó)內(nèi)外規(guī)范中圓鋼管混凝土短柱軸壓承載力的設(shè)計(jì)公式,分別從適用范圍、套箍約束作用和公式的理論基礎(chǔ)等角度,分析其差異性,并通過具體試驗(yàn)算例進(jìn)行對(duì)比研究.研究結(jié)果表明,不同國(guó)家規(guī)范中的表達(dá)式與關(guān)鍵參數(shù)都有明顯的差異,且通過比較可知國(guó)外規(guī)范中的計(jì)算結(jié)果相比于試驗(yàn)結(jié)果都偏于保守,中國(guó)的3部規(guī)范與其他國(guó)家的規(guī)范相比試驗(yàn)結(jié)果更加吻合.

為了研究鋼管活性粉末混凝土(鋼管rpc)柱軸心受壓力學(xué)特性,采用全截面受壓方法進(jìn)行了圓鋼管rpc短柱軸心受壓試驗(yàn),測(cè)試了其在荷載作用下的變形、應(yīng)變情況.試驗(yàn)結(jié)果表明,在荷載達(dá)到極限承載力時(shí),鋼管prc短柱的變形主要處于彈性階段,當(dāng)承載力下降到極限承載力的80%～90%后趨于平緩,在總結(jié)相關(guān)試驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上,參照cecs104:99中鋼管高強(qiáng)混凝土極限承載力公式,提出了鋼管rpc短柱的極限承載力計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式.為了便于工程應(yīng)用,把公式中的混凝土強(qiáng)度及其對(duì)應(yīng)的系數(shù)α進(jìn)行了擴(kuò)展,采用擴(kuò)展后的系數(shù)α對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)重新進(jìn)行了計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)符合良好,能滿足工程應(yīng)用.

在統(tǒng)一強(qiáng)度理論的基礎(chǔ)上,對(duì)圓鋼管約束型鋼混凝土短柱的軸心受力性能進(jìn)行理論分析;采用厚壁圓筒統(tǒng)一強(qiáng)度理論計(jì)算鋼管對(duì)核心型鋼混凝土的約束應(yīng)力,推導(dǎo)出圓鋼管約束型鋼混凝土短柱的軸壓承載力公式;并對(duì)影響因素進(jìn)行分析。將公式的計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,結(jié)果吻合較好,說明統(tǒng)一強(qiáng)度理論對(duì)于圓鋼管約束型鋼混凝土軸壓短柱的理論計(jì)算有很好的適用性,可為圓鋼管約束型鋼混凝土柱的分析計(jì)算提供一定的理論依據(jù)。

為了深入研究鋼管高強(qiáng)混凝土軸壓短柱破壞模式與破壞機(jī)理,提出適合鋼管高強(qiáng)混凝土軸壓短柱極限承載力計(jì)算方法,針對(duì)圓鋼管高強(qiáng)混凝土軸壓短柱大都發(fā)生剪切破壞這一典型現(xiàn)象,引入莫爾-庫侖強(qiáng)度理論,從理論上分析其發(fā)生剪切破壞的原因和受力機(jī)理,并從剪切破壞的角度提出了鋼管高強(qiáng)混凝土軸壓短柱承載力計(jì)算方法。利用基于圓鋼管高強(qiáng)混凝土軸壓短柱試驗(yàn)研究和有限元分析回歸得到的處于復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)中的鋼管縱向應(yīng)力σv-縱向應(yīng)變?chǔ)抨P(guān)系曲線和鋼管橫向應(yīng)力σh-縱向應(yīng)變?chǔ)抨P(guān)系曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式,得到了鋼管高強(qiáng)混凝土軸壓短柱承載力包絡(luò)線的簡(jiǎn)化計(jì)算方法,簡(jiǎn)化計(jì)算曲線與試驗(yàn)曲線吻合良好,可用于分析鋼管高強(qiáng)混凝土軸壓短柱的受剪承載力。

基于雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論,充分考慮了中間主應(yīng)力,即鋼管和核心混凝土之間的相互作用力(緊箍力)的影響,推導(dǎo)出了鋼管混凝土軸心受壓短柱的承載力公式。該公式不僅考慮了緊箍力對(duì)混凝土的約束作用,而且考慮了緊箍力對(duì)鋼管的環(huán)向張拉作用,并對(duì)其側(cè)壓系數(shù)和材料強(qiáng)度參數(shù)的取值做了分析探討,最后將計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)資料的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明:雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件的研究有很好的適用性;考慮緊箍力對(duì)鋼管承載力的影響是非常有必要的;該研究為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了可靠的理論依據(jù)。

基于雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論,分析了鋼管以及處于三向受壓的核心混凝土的受力狀態(tài),建立了內(nèi)配雙圓鋼管的鋼骨混凝土短柱的軸壓極限承載力計(jì)算公式,并對(duì)影響因素進(jìn)行了分析。將公式計(jì)算結(jié)果與相應(yīng)文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,吻合良好;同時(shí)將該公式應(yīng)用于工程實(shí)例,并將其計(jì)算結(jié)果、相應(yīng)文獻(xiàn)公式計(jì)算結(jié)果與有限元模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn)該公式計(jì)算結(jié)果吻合度較好。

采用統(tǒng)一強(qiáng)度理論,對(duì)方鋼管混凝土短柱的核心混凝土有效約束區(qū)和非有效約束區(qū)進(jìn)行受力分析,通過方鋼管的寬厚比對(duì)方鋼管與核心混凝土間的約束效應(yīng)進(jìn)行控制,提出了方鋼管混凝土短柱軸壓極限承載力的計(jì)算公式,并對(duì)其影響因素進(jìn)行了分析。然后將其推廣到不同截面形式的鋼管混凝土短柱軸壓極限承載力的計(jì)算中,將計(jì)算值與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了公式的合理性。該研究為鋼管混凝土短柱承載力的研究提供了一定的理論依據(jù)。

參照普通混凝土配合比設(shè)計(jì)方法,按照再生粗骨料摻入量0、25%、50%、75%和100%制作了長(zhǎng)徑比為4.0、徑厚比為20.75的共五組15個(gè)試件,進(jìn)行軸心受壓試驗(yàn),研究不同再生粗骨料取代率對(duì)圓鋼管再生混凝土短柱承載能力的影響。結(jié)果表明:鋼管再生混凝土柱的軸壓破壞形態(tài)與鋼管普通混凝土柱相似,鋼管再生混凝土柱的實(shí)測(cè)彈性極限荷載比鋼管普通混凝土柱低,且隨再生粗骨料取代率的增加而降低,和再生粗骨料取代率成反比關(guān)系。在摻入量合適的情況下,圓鋼管再生混凝土柱應(yīng)用實(shí)際是可行的。

鋼管混凝土利用鋼管和混凝土兩種材料的相互作用,充分發(fā)揮兩種材料的力學(xué)性能,而鋼管混凝土核心柱利用外包混凝土解決了鋼管裸露在外帶來的種種問題。詳細(xì)推導(dǎo)了普通箍筋約束鋼管混凝土核心柱和螺旋箍筋約束鋼管混凝土核心柱兩種外包混凝土截面類型鋼管混凝土柱的極限承載力計(jì)算公式,為該類構(gòu)件的進(jìn)一步研究做了一定的基礎(chǔ)性工作,同時(shí),還對(duì)該類構(gòu)件存在的若干問題進(jìn)行了初步探討。

采用大型通用有限元軟件ansys對(duì)鋼管混凝土短柱的軸壓全過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到構(gòu)件軸向受壓的荷載—應(yīng)變關(guān)系,并與已有文獻(xiàn)中的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較,結(jié)果表明,ansys的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合,指出利用有限元軟件分析鋼管混凝土構(gòu)件的可行性和可信性。

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(hào):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(duì)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(duì) 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

http://www.***.*** -1- 圓鋼管混凝土軸壓中長(zhǎng)柱承載力研究1 丁發(fā)興*，余志武 (中南大學(xué)土木建筑學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410075) *e-mail:dinfaxin@mail.csu.edu.cn 摘要：本文建立了圓鋼管混凝土軸壓中長(zhǎng)柱承載力實(shí)用計(jì)算公式。首先應(yīng)用模型柱法，對(duì) 鋼管混凝土軸壓中長(zhǎng)柱荷載-變形曲線進(jìn)行全過程分析，得到了鋼管混凝土軸壓中長(zhǎng)柱承載 力的數(shù)值解法；其次，根據(jù)切線模量法推導(dǎo)了鋼管混凝土軸壓中長(zhǎng)柱穩(wěn)定承載力計(jì)算公式， 與模型柱法計(jì)算結(jié)果相比，模型柱法偏于安全；再次，基于模型柱法，探討了構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比、 混凝土強(qiáng)度等級(jí)、含鋼率和鋼材屈服強(qiáng)度對(duì)鋼管混凝土軸壓中長(zhǎng)柱承載力穩(wěn)定系數(shù)的影響， 并在修正切線模量法推導(dǎo)的計(jì)算公式的基礎(chǔ)上，建立了鋼管混凝土軸壓中長(zhǎng)柱承載力實(shí)用計(jì) 算公式，得到了國(guó)內(nèi)外216根鋼管混凝土軸壓中長(zhǎng)柱承載力有

以電力構(gòu)架中常用的圓鋼管桿件為研究對(duì)象,采用有限元計(jì)算和試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立的回歸模型方法,研究一般受損條件下桿件軸壓極限承載力的變化情況。分析了凹陷深度、初彎曲、長(zhǎng)細(xì)比和截面徑厚比等參數(shù)對(duì)桿件極限承載力的影響,討論了上述參數(shù)對(duì)荷載-軸向縮短關(guān)系的單獨(dú)影響和綜合影響。了解了多桿件極限承載力的特點(diǎn),引入了受損桿件的折算剛度系數(shù)。所得結(jié)論為變電構(gòu)架的可靠性分析和維修加固提供了依據(jù)。

目的對(duì)鋼管混凝土之間采用v型鋼管連接的格構(gòu)柱進(jìn)行試驗(yàn)研究,探討v型綴管鋼管混凝土格構(gòu)柱承載能力及其實(shí)用算法.方法采用柱軸壓和偏壓試驗(yàn)研究,對(duì)不同長(zhǎng)細(xì)比和偏心率的格構(gòu)柱進(jìn)行承載力試驗(yàn),建立經(jīng)過驗(yàn)證的有限元模型,確定格構(gòu)柱承載力的雙參數(shù)計(jì)算方法.結(jié)果斜綴管為壓彎受力或拉彎受力且受力較大;柱肢之間受力有一定差別;隨著長(zhǎng)細(xì)比的增加,試件由分肢屈曲向整體失穩(wěn)轉(zhuǎn)變.長(zhǎng)細(xì)比較小的試件其承載力應(yīng)進(jìn)行單肢承載力驗(yàn)算.結(jié)論v型綴管格構(gòu)柱存在相關(guān)屈曲的問題,得到了v型綴管鋼管混凝土格構(gòu)柱考慮偏心率折減系數(shù)和穩(wěn)定系數(shù)的極限承載力計(jì)算方法.

鋼管混凝土啞鈴形偏壓長(zhǎng)柱極限承載力研究——以長(zhǎng)細(xì)比和偏心率為參數(shù)，進(jìn)行了共16根鋼管混凝土啞鈴形偏壓柱的試驗(yàn)。介紹了試驗(yàn)過程和試件的破壞形態(tài)，對(duì)試件的荷載．變形曲線、極限承載力等進(jìn)行了分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：鋼管混凝土啞鈴形偏壓長(zhǎng)柱屬整體破壞，其極...

軸壓圓鋼管混凝土柱的極限分析——本文利用側(cè)限混凝土的本枸關(guān)系．舛鋼管混凝土圓柱在單調(diào)軸壓荷載作用下進(jìn)行極限狀態(tài)分析，并提出了極限承載力和極限變形的計(jì)方法。

中空夾層鋼管混凝土柱極限承載力研究

介紹了計(jì)算圓鋼管混凝土短柱軸壓承載力的8種國(guó)內(nèi)外規(guī)程,依據(jù)各規(guī)程計(jì)算公式,對(duì)21根圓鋼管混凝土短柱試件的軸壓承載力進(jìn)行理論計(jì)算,并將理論計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明:雖然各規(guī)程在計(jì)算公式的表達(dá)上各不相同,但所考慮的因素基本一致,其計(jì)算結(jié)果大多偏于保守。并對(duì)基于統(tǒng)一理論的我國(guó)規(guī)程和基于疊加理論的國(guó)外規(guī)程的計(jì)算值與試驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比,《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(dbj13-51—2003)偏差程度最小,計(jì)算結(jié)果相對(duì)較為準(zhǔn)確。

為了進(jìn)一步探討方鋼管鋼骨混凝土軸心受壓短柱極限承載力計(jì)算方法,在修正的方鋼管鋼骨混凝土混凝土本構(gòu)模型基礎(chǔ)上,采用有限元法建立了軸壓短柱的計(jì)算模型,通過模型計(jì)算了載荷-軸向變形關(guān)系曲線,并與相關(guān)文獻(xiàn)的試驗(yàn)曲線進(jìn)行了對(duì)比,計(jì)算曲線與相關(guān)試驗(yàn)曲線吻合較好。通過對(duì)計(jì)算結(jié)果的回歸分析,得出了實(shí)用的軸壓承載力計(jì)算公式,利用該公式可進(jìn)行方鋼管鋼骨混凝土軸壓短柱的極限承載力進(jìn)行預(yù)測(cè)。

針對(duì)鋼管混凝土的缺陷,出現(xiàn)了自應(yīng)力鋼管混凝土,自應(yīng)力對(duì)在鋼管混凝土中有重大作用,將對(duì)其極限承載力產(chǎn)生很大影響。通過分析自應(yīng)力鋼管混凝土破壞機(jī)理,在普通鋼管混凝土受壓構(gòu)件極限承載力計(jì)算公式的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)自應(yīng)力鋼管混凝土受壓構(gòu)件極限承載力計(jì)算公式,并分析自應(yīng)力值大小對(duì)極限承載力的影響。

型鋼_鋼管混凝土短柱軸壓承載力可靠度分析

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(duì)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。