拉桿方形鋼管混凝土軸壓柱局部屈曲性能

應(yīng)用通用有限元程序,對方形空鋼管、方形鋼管混凝土兩種不同構(gòu)件進行了特征值屈曲分析,研究了該兩種不同構(gòu)件的屈曲模式及臨界屈曲應(yīng)力,并與試驗研究成果及理論分析結(jié)果進行了比較,結(jié)果吻合良好。

通過剛性基底上沿非受載邊彈性約束、面內(nèi)均勻受壓矩形板屈曲行為的分析研究,用里茲能量變分法建立了滿足上述邊界條件的板彈性屈曲強度的計算公式.通過考慮內(nèi)填混凝土對組成鋼板邊界約束的增強作用,進一步用于方形鋼管混凝土局部屈曲強度的計算,計算結(jié)果與已有方鋼管混凝土柱局部屈曲試驗結(jié)果基本吻合.圖4,表3,參10.

對方形鋼管混凝土鋼管壁局部屈曲行為進行彈性分析,推導(dǎo)鋼管壁發(fā)生局部屈曲時的屈曲系數(shù)、屈曲半波長及臨界屈曲應(yīng)力表達式,并與局部屈曲試驗研究成果進行比較,提出更為合理的計算公式,為后續(xù)的進一步研究打下基礎(chǔ)。

帶約束拉桿方形鋼管混凝土柱偏壓性能

介紹了14個帶約束拉桿方形鋼管混凝土單向偏壓柱試件的試驗研究結(jié)果,研究試件在不同的含鋼率、約束拉桿設(shè)置參數(shù)以及偏心率下的力學(xué)性能。研究結(jié)果表明約束拉桿有助提高方形鋼管混凝土偏壓短柱的承載力和延性。同時,利用國內(nèi)現(xiàn)有規(guī)程gjb4142—2000、dbj13—51—2003以及cecs159:2004對試件承載力進行計算,規(guī)程計算結(jié)果總體上低估了帶約束拉桿方形鋼管混凝土偏壓試件承載力試驗結(jié)果。采用帶約束拉桿方形鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系,利用條帶法對試件承載力進行數(shù)值計算,計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合良好。利用該數(shù)值方法對帶約束拉桿方形鋼管混凝土偏壓柱進行參數(shù)研究,分析約束拉桿約束系數(shù)、鋼材屈服強度、混凝土強度、截面含鋼率以及長細(xì)比等主要參數(shù)對n/nu-m/mu曲線的影響,在此基礎(chǔ)上提出適合帶約束拉桿方形鋼管混凝土偏壓柱承載力簡化計算公式。該簡化公式計算結(jié)果與數(shù)值計算結(jié)果基本吻合,且總體上偏于安全。

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,計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合良好。利用經(jīng)試驗驗證的計算程序?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算公式,公式的計算精度高,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,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行數(shù)值計算,計算結(jié)果與試驗結(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;隨著混凝土強度和鋼材強度的提高,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到最大,在最小主慣性軸方向達到最小;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。

為了改善方形鋼管混凝土柱的受力性能,提出了帶約束拉桿方形鋼管混凝土柱這一新穎結(jié)構(gòu)構(gòu)件形式,經(jīng)試驗研究及對其力學(xué)性能進行分析研究,設(shè)置水平約束拉桿可以改善方形鋼管混凝土柱的受力性能。這種新型結(jié)構(gòu)具有較強的承載能力和抗變形能力,具有廣闊的發(fā)展前景。

假設(shè)核心混凝土為剛性,矩形鋼管混凝土柱的鋼管板件在非加載邊受到彈性約束而確定出鋼管壁板的局部屈曲模型。為了推導(dǎo)出方鋼管混凝土柱在軸壓下鋼管管壁的局部屈曲臨界應(yīng)力,我們采用了能量法。通過計算能夠充分表明,核心混凝土能夠有效的提高鋼管管壁抵抗局部屈曲的能力。

帶約束拉桿方形鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系——對帶約束拉桿方形鋼管混凝土軸壓構(gòu)件的力學(xué)機理進行分析，借鑒約束混凝土本構(gòu)模型，基于等效側(cè)向壓應(yīng)力的概念，提出適合帶約束拉桿方形鋼管混凝土柱數(shù)值計算的核心混凝土本構(gòu)關(guān)系，并結(jié)合有關(guān)試驗結(jié)果對本構(gòu)關(guān)系中的參數(shù)...

對帶約束拉桿方形鋼管混凝土軸壓構(gòu)件的力學(xué)機理進行分析,借鑒約束混凝土本構(gòu)模型,基于等效側(cè)向壓應(yīng)力的概念,提出適合帶約束拉桿方形鋼管混凝土柱數(shù)值計算的核心混凝土本構(gòu)關(guān)系,并結(jié)合有關(guān)試驗結(jié)果對本構(gòu)關(guān)系中的參數(shù)進行確定。應(yīng)用該本構(gòu)關(guān)系對有關(guān)試件進行荷載-應(yīng)變關(guān)系全過程計算,計算結(jié)果與試驗結(jié)果比較,兩者吻合良好。

帶約束拉桿方形鋼管混凝土軸壓短柱的承載力計算(精)

在現(xiàn)有一般方形鋼管混凝土軸壓短柱承載力的主要計算方法的基礎(chǔ)上,利用前期對在帶約束拉桿方形鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系的研究基礎(chǔ)上推導(dǎo)出的帶約束拉桿方形鋼管混凝土軸壓短柱的承載力計算公式,結(jié)合實際工程應(yīng)用的需要進行簡化。分別應(yīng)用該公式、ec4(1996)規(guī)范及我國軍用標(biāo)準(zhǔn)gjb(2000)的相關(guān)公式對帶約束拉桿和不帶約束拉桿的方形鋼管混凝土軸壓短柱試件極限承載力進行計算。計算值與試驗值對比表明:對一般方形鋼管混凝土軸壓短柱試件,三者計算結(jié)果比較接近,均能較好反映試件的真實承載力;對設(shè)置了約束拉桿的試件,該公式由于考慮了拉桿的約束作用,給出的計算結(jié)果更為合理,ec4(1996)及gjb(2000)給出結(jié)果的均值與試驗值接近,但離散性偏大。

矩形鋼管混凝土柱局部屈曲分析——在矩形鋼管混凝土柱中采用薄壁鋼板將引起局部屈曲，局部屈曲會降低鋼管混凝土柱的強度、延性和抗彎剛度。主要分析在偏心荷載作用下，矩形鋼管混凝土柱局部i臨界屈曲應(yīng)力的變化情況。因此，通過引入應(yīng)力梯度系數(shù)來描述偏心距...

在矩形鋼管混凝土柱中采用薄壁鋼板將引起局部屈曲,局部屈曲會降低鋼管混凝土柱的強度、延性和抗彎剛度。主要分析在偏心荷載作用下,矩形鋼管混凝土柱局部臨界屈曲應(yīng)力σcr的變化情況。因此,通過引入應(yīng)力梯度系數(shù)φ來描述偏心距,并應(yīng)用伽遼金法推導(dǎo)出了矩形鋼管混凝土柱局部屈曲的臨界應(yīng)力公式。從公式可知,隨著應(yīng)力梯度系數(shù)φ的增加,矩形鋼管混凝土柱中外包鋼板的局部屈曲應(yīng)力會減小。另外,完全的軸心壓力對矩形鋼管混凝土柱的局部屈曲是不利的。

本文簡要介紹了廈門希爾頓酒店結(jié)構(gòu)體系中方形鋼管混凝土柱的設(shè)計。

采用帶約束拉桿l形鋼管混凝土截面簡化方法,分別以統(tǒng)一理論、極限平衡理論和統(tǒng)一強度理論為基礎(chǔ),并考慮截面長寬比的影響,提出了帶約束拉桿l形鋼管混凝土軸壓短柱承載力計算公式。計算值與試驗值比較表明,以統(tǒng)一理論為基礎(chǔ)的簡化計算方法吻合較好。利用統(tǒng)一理論為基礎(chǔ)的簡化計算方法,對影響帶約束拉桿l形鋼管混凝土軸壓柱受力性能的因素:拉桿縱向間距、拉桿橫向間距、鋼管壁厚和鋼管屈服強度,進行正交分析,為工程設(shè)計及應(yīng)用提供參考依據(jù)。

基于對帶約束拉桿方形鋼管混凝土柱的試驗和理論研究成果,提出帶約束拉桿方形鋼管混凝土柱的設(shè)計方法以及施工要求,供工程設(shè)計和施工人員參考。

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度。同時,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的破壞準(zhǔn)則確定核心混凝土的峰值強度,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算方法,承載力計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合良好。

基于已有的試驗研究與理論分析,給出了矩形鋼管混凝土中鋼管不出現(xiàn)局部屈曲時的最大寬厚比限值,同時提出大寬厚比下矩形鋼管混凝土中考慮鋼管屈曲的承載力計算方法。通過回歸分析給出了矩形鋼管混凝土軸壓短柱、軸壓中長柱的承載力簡化計算公式,簡化計算結(jié)果和大量試驗結(jié)果進行對比,用試驗結(jié)果驗證了簡化計算結(jié)果的正確性。同時,采用cecs、dbj、ec4、lfrd及aij規(guī)程計算了矩形鋼管混凝土承載力并和試驗結(jié)果進行對比,對比結(jié)果表明:歐洲ec4規(guī)程、dbj規(guī)程及簡化計算結(jié)果與試驗結(jié)果較為接近,所提出的簡化計算公式不僅適用于普通寬厚比下矩形鋼管混凝土承載力計算,且適用于大寬厚比下考慮局部屈曲時承載力計算,實現(xiàn)了普通壁厚和薄壁矩形鋼管混凝土承載力計算公式的統(tǒng)一。

敘述了方形鋼管混凝土質(zhì)量的超聲波檢測原理、判定方法及檢測實例.實踐證明,用超聲波檢測方形鋼管混凝土質(zhì)量是行之有效的.

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,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)值計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合良好,而國內(nèi)現(xiàn)有規(guī)程的計算結(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.