空心鋼管混凝土軸壓承載力計(jì)算

進(jìn)行了55根各種截面的空心鋼管混凝土軸心受壓短柱試驗(yàn),研究了不同截面參數(shù)情況下,空心鋼管混凝土軸壓短柱承載力性能變化,研究了空心率對(duì)平均應(yīng)力與縱向應(yīng)變性能的影響。研究結(jié)果表明:圓形截面試件的承載力高于其他類型截面的試件,試件空心率越小,試件的承載力越高,軸壓曲線的彈塑性階段越長,同時(shí)曲線的下降段越趨平緩,隨著空心率的變化,短柱的軸壓曲線呈系列化,上述結(jié)果體現(xiàn)了空心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的連續(xù)性。同時(shí)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了空心鋼管混凝土軸壓短柱組合強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算公式,計(jì)算值與試驗(yàn)值相比吻合良好,說明使用該公式計(jì)算空心鋼管混凝土軸心受壓短柱的承載力是可行的。

空心鋼管混凝土綜述

空心鋼管混凝土綜述 (2)

采用三參數(shù)統(tǒng)一強(qiáng)度理論,以空心圓鋼管混凝土短柱為基礎(chǔ)進(jìn)行極限承載力分析,將混凝土劃分為有效約束區(qū)和非有效約束區(qū),通過均勻約束系數(shù)和側(cè)壓系數(shù)來反映截面形狀及圍壓對(duì)極限承載力的影響,提出了適用于各種多邊形截面形式空心鋼管混凝土短柱的軸壓極限承載力的統(tǒng)一解,變換參數(shù)可自然退化為實(shí)心和兩參數(shù)統(tǒng)一強(qiáng)度理論的解,通過與文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果的比較驗(yàn)證了其正確性,并分析了參數(shù)影響特性。研究結(jié)果表明:鋼管混凝土短柱的軸壓極限承載力隨側(cè)壓系數(shù)的增大而增大;隨均勻約束系數(shù)的增大而增大;隨空心率的增大而減小。

定義了空心鋼管混凝土受火后軸壓承載力與常溫承載力比值為k,通過對(duì)k的研究,分析k的規(guī)律,用abaqus建立模型對(duì)這些規(guī)律進(jìn)行論證,證明了其正確性,結(jié)合常溫軸壓承載力公式,為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

為了得到核心混凝土徐變對(duì)空心鋼管混凝土軸心受力構(gòu)件承載力性能的影響,從材料模量變化對(duì)承載力的影響角度,利用推導(dǎo)出的空心鋼管混凝土臨界承載力公式并結(jié)合有限元程序計(jì)算出空心鋼管混凝土構(gòu)件中素混凝土自由徐變量、核心混凝土卸載徐變及構(gòu)件縱向徐變量,根據(jù)將鋼與混凝土兩種材料在徐變發(fā)生后的切線模量改變,計(jì)算出徐變后構(gòu)件穩(wěn)定承載力下降率.分析表明:空心率越大、鋼管的鋼材級(jí)別越高,徐變對(duì)整體構(gòu)件的承載力影響越少;而恒載占設(shè)計(jì)荷載的比例越大時(shí),徐變對(duì)整體構(gòu)件的承載力影響越大.當(dāng)空心鋼管混凝土軸壓心受壓構(gòu)件承受永久荷載引起的軸心壓力占全部軸心力30%及以上時(shí),應(yīng)將構(gòu)件承載力乘以徐變折減系數(shù).

介紹了離心法生產(chǎn)的各種截面空心鋼管混凝土構(gòu)件軸心受壓時(shí)的工作性能。工作性能是隨著套箍系數(shù)和空心率的變化而變化,呈系列化和連續(xù)性.符合統(tǒng)一理論的推斷.用有限元法確定各種截面構(gòu)件的組合抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值,按具有e0=l/1000初始偏心的受壓構(gòu)件用有限元法確定圓鋼管混凝土構(gòu)件軸心受壓的臨界應(yīng)力,對(duì)于多邊形和方形截面構(gòu)件,根據(jù)等效圓截面的歐拉臨界應(yīng)力的比較,導(dǎo)得多邊形和方形截面構(gòu)件的軸壓穩(wěn)定系數(shù),以及空心多邊形和方形截面構(gòu)件的軸壓穩(wěn)定系數(shù)。進(jìn)行了圓形,方形和多邊形軸壓短柱的試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果吻合很好。同時(shí)導(dǎo)出軸心受壓時(shí)統(tǒng)一的強(qiáng)度和穩(wěn)定承載力設(shè)計(jì)公式,該公式對(duì)各種實(shí)心和空心,圓形和多邊形截面都適用,使用方便,可供設(shè)計(jì)采用。

圓鋼管混凝土軸心受壓承載力計(jì)算研究——簡(jiǎn)要介紹了美國的aci(1999)和aisc-lrfd(1999)、日本的aij和歐洲的ec4,我國的cecs28:90(1992)和dl/t5085-1999(1999)規(guī)程在計(jì)算圓鋼管混凝土軸心受壓承載力計(jì)算方法和特點(diǎn),并選用幾組常見構(gòu)件用各類方法進(jìn)行計(jì)算...

隨著對(duì)鋼管混凝土受力性能研究的不斷深入,目前已形成多種關(guān)于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論,本文將國內(nèi)外已有的幾種鋼管混凝土軸壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)規(guī)范做了整理介紹,并且對(duì)三種軸心受壓承載力的計(jì)算理論進(jìn)行了比較與分析,這三種理論分別為:統(tǒng)一理論、擬鋼理論和擬混凝土理論。

鋼管混凝土的抗壓性以及韌性相對(duì)較高,且可塑性良好,經(jīng)濟(jì)效益顯著和施工快捷等優(yōu)點(diǎn),在我國工程建設(shè)中發(fā)展迅速,是一種適用于高層建筑、大跨度結(jié)構(gòu)優(yōu)良的結(jié)構(gòu)類型。本文介紹了國內(nèi)外關(guān)于鋼管混凝土工作機(jī)理的不同認(rèn)識(shí),并在此基礎(chǔ)上對(duì)比分析各理論的優(yōu)缺點(diǎn),最后對(duì)鋼管混凝土的不足之處和有待發(fā)展的方向進(jìn)行了探討。

鋼管混凝土核心短軸壓承載力計(jì)算公式研究——針對(duì)鋼管混凝土核心柱承載力計(jì)算方法較多的問題，在對(duì)鋼管混凝土核心短柱軸壓承載力計(jì)算方法歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上，通過與試驗(yàn)結(jié)果比較和理論分析，提出了較為合理、實(shí)用和準(zhǔn)確的軸壓承載力計(jì)算方法。

鋼管混凝土柱的應(yīng)用及軸壓承載力計(jì)算——簡(jiǎn)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。

針對(duì)鋼管混凝土核心柱承載力計(jì)算方法較多的問題,在對(duì)鋼管混凝土核心短柱軸壓承載力計(jì)算方法歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上,通過與試驗(yàn)結(jié)果比較和理論分析,提出了較為合理、實(shí)用和準(zhǔn)確的軸壓承載力計(jì)算方法。

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(duì)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(shí),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(duì)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。

依據(jù)鋼管混凝土統(tǒng)一理論,將其研究成果推廣應(yīng)用于復(fù)式鋼管混凝土軸壓強(qiáng)度計(jì)算中,分析了復(fù)式鋼管混凝土軸壓受力機(jī)理,考慮不同內(nèi)外鋼管截面形式,提出復(fù)式鋼管混凝土等效套箍系數(shù),分別計(jì)算實(shí)復(fù)式鋼管混凝土和復(fù)式空心鋼管混凝土短柱的軸壓強(qiáng)度.公式計(jì)算結(jié)果分別與文獻(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明:在滿足一定的含鋼率和空心率范圍內(nèi),可以用統(tǒng)一理論計(jì)算復(fù)式鋼管混凝土的軸壓承載力,為復(fù)式鋼管混凝土承載力設(shè)計(jì)計(jì)算提供了新的理論方法.

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(duì)比,二者吻合較好。通過對(duì)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(duì)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(duì)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。

為計(jì)算雙圓夾層鋼管混凝土柱軸壓承載力,該文采用極限平衡法對(duì)它進(jìn)行分析,得出計(jì)算承載力的理論公式。采用數(shù)值方法對(duì)理論公式進(jìn)行求解,得出承載力計(jì)算值,計(jì)算結(jié)果與國內(nèi)外文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。在此分析基礎(chǔ)上,比較雙圓夾層鋼管混凝土與普通圓實(shí)心鋼管混凝土元件受力的異同,結(jié)合用極限平衡法分析圓實(shí)心鋼管混凝土柱軸壓承載力的已有成果,最終得出雙圓夾層鋼管混凝土柱軸壓承載力的簡(jiǎn)化計(jì)算公式。該公式簡(jiǎn)潔實(shí)用,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。

方中空夾層鋼管混凝土軸壓強(qiáng)度承載力計(jì)算——對(duì)軸心受力方中空夾層鋼管混凝土的荷載—變形關(guān)系曲線進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，在此基礎(chǔ)上，本文借用方鋼管混凝土軸壓強(qiáng)度承載力的簡(jiǎn)化計(jì)算公式對(duì)方中空夾層鋼管混凝土進(jìn)行計(jì)算，該方法簡(jiǎn)單實(shí)用，且簡(jiǎn)化計(jì)算結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)...

在軸壓試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,選擇合理的材料本構(gòu)關(guān)系模型,應(yīng)用有限元軟件abaqus對(duì)空心圓鋼管混凝土短柱進(jìn)行了有限元模擬,著重討論了有限元模型的建立方法,并通過模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證了有限元模型的合理性。

在對(duì)圓形和方形鋼管混凝土柱的研究過程中,考慮了中間主應(yīng)力,推導(dǎo)出圓空心鋼管混凝土軸心受壓構(gòu)件承載力的計(jì)算式,并推廣到方空心鋼管混凝土,得到了統(tǒng)一的承載力公式,與文獻(xiàn)資料的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果吻合良好,驗(yàn)證了統(tǒng)一強(qiáng)度理論對(duì)空心鋼管混凝土柱的理論計(jì)算的適用性,為工程設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

基于統(tǒng)一強(qiáng)度理論的空心鋼管混凝土柱承載力公式——在對(duì)圓形和方形鋼管混凝土柱的研究過程中，考慮了中間主應(yīng)力，推導(dǎo)出圓空心鋼管混凝土軸心受壓構(gòu)件承載力的計(jì)算式，并推廣到方空心鋼管混凝土，得到了統(tǒng)一的承載力公式，與文獻(xiàn)資料的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果...

鋼管鋼纖維高強(qiáng)混凝土柱是一種新型的結(jié)構(gòu).普通鋼管混凝土短柱的承載力計(jì)算公式不能滿足鋼管鋼纖維高強(qiáng)混凝土短柱的需要.在對(duì)7根鋼管鋼纖維高強(qiáng)混凝土短柱和3根鋼管高強(qiáng)混凝土短柱試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)其承載力進(jìn)行了理論分析.推導(dǎo)了鋼管鋼纖維高強(qiáng)混凝土短柱極限承載力的理論計(jì)算公式,對(duì)其影響因素進(jìn)行了分析,給出了鋼管鋼纖維高強(qiáng)混凝土短柱極限承載力的簡(jiǎn)化計(jì)算公式.公式的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,可供工程設(shè)計(jì)參考.