哑铃型钢管混凝土轴压短柱力学性能分析

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1、第8卷第2期铁道科学与工程学报Vo1．8NO．22011年4月JOURNALOFRAIL1／＼『AYSCIENCEANDENGINEERINGApr2011哑铃型钢管混凝土轴压短柱力学性能分析丁发兴，李大稳，余志武，欧进萍(1．中南大学土木建筑学院，湖南长沙410075；2．哈尔滨工业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨150090)摘要：采用混凝土单轴受力应力一应变关系统一计算公式，应用ABAQUS有限元软件建立哑铃型钢管混凝土轴压短柱三维有限元实体模型。将哑铃型钢管混凝土轴压短柱的荷载一变形曲线简化为2圆钢管混凝土轴压短枉、钢腹板和腹腔内混凝土的荷

2、载一变形曲线简单叠加，建立弹塑性法。对比了有限元法和弹塑性法计算结果与试验结果，2种方法与试验结果较吻合，且弹塑性法计算结果略低于有限元法计算结果。采用2种方法对哑铃型钢管混凝土轴压短柱的钢管的轴向应力与环向应力、钢腹板纵向应力与横向应力、核心混凝土的轴向应力与径向应力以及腹腔内混凝土的纵向应力进行数值分析，指出2种方法对上述各种应力的计算基本接近，且有限元法可合理反映腹腔内混凝土受约束而使得纵向承载力提高的规律。基于极限平衡理论建立了哑铃型管混凝土轴压短柱承载力计算公式，由该公式所得计算结果与有限元计算结果相近且与试验结果相比都偏于安全。关键词

3、：哑铃型钢管混凝土柱；极限承栽力；有限元法；弹塑性法中图分类号：TU398文献标志码：A文章编号：1672—7029(2011)02—0001—06Behaviorofaxiallyloadedconcrete——filledsteeltubulardumbbellshapedstubcolumnsDINGFa。xing’，LIDa—wen，YUZhi．wu，OUJin—ping(1．SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，CentralSouthUniversity，Changsha410075，Chin

4、a2．SchoolofCivilEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150090，China)Abstract：Applyingunifiedformulaforstress—strainrelationsofconcreteunderunixialload，ABAQUSwasusedtoestablishthe3Dfiniteelementmodelandtoanalyzethebehaviorofconcrete—filledcir。cularsteeltubular(CFST)dumb

5、bellshapedstubcolumnsunderaxialcompression．Theelasto—plasticmethodwasalsousedtoanalyzetheload—deformationcurveofCFSTdumbbellshapedstubcolumnswhentheCFSTdumbbellshapedstubcolumnwassimplifiedassuperpositionwiththetwoCFSTstubcolumns，thetwosteelwebsandtheconcreteinsidethesteelweb

6、space．Theload—axialstrainbehaviorofCFSTdumbbellshapedstubcolumnswasanalyzedbybothfiniteelementmethodandelasto—plasticmethod．Theanalysisresultsareingoodagreementwiththeexperimentresultsfromreferences．Analyticalresultsbyelasto—plasticmethodareslightlylowerthanthatbyfi—niteeleme

7、ntmethod．Thenbasedonthetwomethods，theaxialstressandperimeterstressofs~teeltube，thelon—gitudinalandperimeterstressofsteelweb，theaxialstressandradialstressofconcretecore，andthelongitudinalstressofconcreteinsidethesteelwebspaceinCFSTdumbbellshapedstubcolumnswerediscussed．Atyield

8、state，theaxialstressofsectionsteelwasslightlylowerthanitsyieldstress