圆中空夹层钢管混凝土压弯构件滞回模型研究

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1、铁道建筑2011年第4期RailwayEngineeringl4l文章编号：1003—1995(2011)04—0141—04圆中空夹层钢管混凝土压弯构件滞回模型研究陈学嘉，陈梦成，黄诚(1．南昌工程学院土木与建筑工程学院，南昌330029；2．华东交通大学土木建筑学院，南昌330013)摘要：利用有限元方法，对往复荷载下圆中空夹层钢管混凝土压弯构件的荷载一位移全过程进行了计算，有限元模型中考虑了往复荷载下混凝土的刚度和强度退化，同时考虑了钢材的包兴格效应，计算结果与试验结果符合较好。在此基础上，分析了构件名义含钢

2、率、轴压比、长细比、空心率等对该类构件荷载一位移滞回骨架曲线的影响。最后，提出了一种简化的圆中空夹层钢管混凝土压弯构件荷载一位移滞回关系模型。关键词：圆中空夹层钢管混凝土往复荷载有限元滞回模型中图分类号：TU392．3文献标识码：A中空夹层钢管混凝土是一种在两个同心放置的钢和韧性好、施工方便、耐火性能好、截面开展、抗弯刚度管之间灌注混凝土而形成的构件，具有承载力高、塑性大、自重轻等特点。在中长柱范围内，如高架桥桥墩、海洋平台结构的支架柱和高耸构筑物，柱的承载力将由其稳定性来决定，此时实心钢管混凝土构件截面的收稿日期

3、：2OlO-11一Ol；修回日期：2Ol1-Ol-12基金项目：国家自然科学基金项目(50668006)强度承载力就不能得到充分发挥，因此在该领域中使作者简介：陈学嘉(1972一)，女，江西南昌人，经济师。用中空夹层钢管混凝土具有较大的优势。研究结果表明，道岔区轨道竖向几何不平顺以及刚度不均匀的存在对列车高速运行时的平稳性造成了较大影响，同时也影响了钢轨的振动特性，速度越高，道岔区轨道竖向几何不平顺以及刚度不均匀的影响也越大。本文计算了不同列车速度下道岔区轨道支点动态图8不f司速度F14号岔枕处动态刚度变化刚度变化

4、，计算结果表明，轨道支点的动态刚度与静刚动态变化的动静比参数。度相比有较大差异，且相同支点的动态刚度随着速度图7、图8分别为0号岔枕和l4号岔枕在不同速的增加上下波动，这为今后研究道岔区轨道支点动态度下的动刚度值。可以看出，在不同列车速度下，轨道刚度提供了参考依据。支点的动刚度会产生变化，轨道支点的动静比分别在参考文献1．07～1．20，1．04～1．13的范围内上下波动。在列车[1]周劲松．高速列车运行平稳性及其控制研究[D]．上海：上速度为180km／h和300km／h时，轨道支点的动刚度海交通大学，2003．

5、值处于谷值，在列车速度为240km／h时，轨道支点的[2]金新灿，孙守光，陈光雄．车辆通过道岔时转向架结构系统动刚度值处于峰值。振动特性研究[J]．工程力学，2007，24(1)：178—185．3结论[3]施董燕．道岔不平顺对轮轨动态特性关系研究[D]．上海：同济大学，2008．本文以刚柔多体混合建模理论为基础，建立道岔[4]陈小平．高速道岔轨道刚度理论及应用研究[13]．成都：西区车辆和钢轨动态空间仿真模型。在模型中考虑了道南交通大学，2008．岔区轨道竖向几何不平顺以及刚度不均匀，研究轨道[5]翟婉明，任尊松

6、．提速列车与道岔的垂向相互作用研究[J]．铁道学报，1998，20(3)：33—38．竖向几何不平顺和刚度不均匀对列车不同过岔速度下(责任审编白敏华)的车辆一轨道系统动态特性的影响。l42铁道建筑中空夹层钢管?昆凝土的内、外钢管可采用圆形、方简化计算方法。黄宏(2006年)[23采用纤维模型法对形、矩形或其它截面形状钢管的两两组合，由于圆形钢往复荷载下圆中空夹层钢管混凝土压弯构件的荷载一管有利于防止局部屈曲，因此，本文拟对图1所示截面位移全过程进行了计算，并提出了一种荷载一位移滞形式的圆中空夹层钢管混凝土构件进行研

7、究。回模型的简化计算方法。gi~-r本文采用有限元软件ABAQUS建模对往复荷载外钢t}下圆中空夹层钢管混凝土的荷载一位移全过程进行了计算，计算结果得到试验结果的验证。在此基础上，进主II行了系统分析，提出了一种简化的圆中空夹层钢管混I凝土压弯构件荷载一位移滞回关系模型。1荷载一位移滞回曲线的计算图1截面不意研究圆中空夹层钢管混凝土构件的滞回性能是进利用有限元软件ABAQUS计算出的圆中空夹层行该类结构弹塑性动力反应分析的基础。纤维模型法钢管混凝土压弯构件荷载(P)一位移(△)滞回关系全和有限元法虽能有效地模拟钢管

8、混凝土压弯构件荷曲线和试验结果基本吻合。图2所示为有限元计算结载～位移滞回关系曲线，但这类方法对于实际工程应果和HANLinhai等(2006)中试验结果的对比情况，用来说显得十分复杂，因此有必要提出力学概念明确、图中D、t和。分别为外钢管的直径、厚度和钢材屈形式简单的滞回模型。韩林海等(2004年)”对圆钢服强度；D、t和分别为内钢管的外径、厚度和钢材管混