圆钢管混凝土不等端弯矩偏压柱工作机理的研究

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1、铁道建筑2011年第2期RailwayEngineering121文章编号：1003—1995(2011)02-0121-04圆钢管混凝土不等端弯矩偏压柱工作机理的研究黄宏，杨超，张安哥(华东交通大学土木建筑学院，南昌330013)摘要：利用有限元软件ABAQUS建模，计算了圆钢管混凝土受不等端弯矩偏压时的荷载一变形全过程关系曲线，计算结果与试验结果符合良好。在验证了有限元软件对此类构件模拟的正确性基础上，对此类构件的工作机理进行了分析，并考察了端弯矩比、偏心距、长细比、名义含钢率、钢材和混凝土强度对圆钢管混凝土不等端弯矩偏压柱力

2、学性能的影响规律。研究表明，端弯矩比对构件受力性能有显著影响；偏心距、长细比、名义含钢率、钢材和混凝土强度对构件的影响与其对等端弯矩偏压柱的影响类似。关键词：圆钢管混凝土不等端弯矩有限元承载力机理中图分类号：TU392．3文献标识码：B圆钢管混凝土具有承载力高、延性好等优越的力此，对钢管混凝土偏压构件进行研究具有实际工程意学性能，还具备施工方便及造价经济合理等工程优点，义。对于钢管混凝土偏压柱，根据顶端和底端弯矩的近年来在高层建筑和桥梁中得到广泛应用。实际结构异同，可分为等端弯矩偏压柱和不等端弯矩偏压柱。工程中，一般钢管混凝土构件

3、均为偏心受压状态，因本文拟对圆钢管混凝土不等端弯矩偏压柱进行研究。以往针对圆钢管混凝土等端弯矩偏压力学性能的收稿日期：2010·09—01；修回日期：2010-11-10研究较多，而对其不等端弯矩偏压力学性能的研究基金项目：国家自然科学基金(51008122)；江西省自然科学基金则相对较少。其中，刘殿忠进行了27个圆钢管(2009GZC0023)混凝土柱的不等偏压试验研究；蔡绍怀和顾维平进作者简介：黄宏(1977一)，女，江西樟树人，副教授，博士。的荷载阶段基本上保持平面，脱空后的偏心受压钢管[3]钟善桐．钢管混凝土结构(第3版)

4、[M]．北京：清华大学出混凝土构件还具有良好的延性。版社，2002．[4]ROEDERCW．Compositeactioninconcretefilledtubes[J]．2)在加载的初期，混凝土脱空对构件横向变形影JournalofStructuralEngineering，1999，125(5)：477—484响不大；在加载的后期，同样的荷载作用下：脱空率越[5]陈宝春．钢管混凝土拱桥应用与研究进展[J]．公路，2008大，挠度越大；偏心率越大，挠度越大；A式加载比B式(11)：57—66．加载的挠度要大。[6]涂光亚，颜东煌

5、，邵旭东．脱粘对桁架式钢管混凝土拱桥受3)核心混凝土脱空会降低钢管混凝土偏压构件力性能的影响[J]．中国公路学报，2007，20(6)：61-66．极限承载力，脱空率越大，极限承载力降低越多，脱空[7]孙庆新，杨冬波．基于ANSYS的脱空钢管混凝土拱桥极限率与承载力之间呈非线性关系；脱空后的钢管混凝土承载能力分析[J]．华中科技大学学报(城市科学版)，2009，26极限承载力随偏心率增大而降低，当脱空率较小时，因(2)：47—51．核心混凝土脱空引起的承载力折减随偏心率的改变而[8]杨世聪，王福敏，渠平．核心混凝土脱空对钢管混凝土

6、构件力学性能的影响[J]．重庆交通大学学报(自然科学版)，2008，变化较小；钢管混凝土短柱因脱空引起的极限承载力27(3)：360—365．降低程度，A式加载比B式加载严重；脱空对长柱极限[9]叶跃忠．混凝土脱粘对钢管混凝土中、低长柱性能的影响承载力的影响远比短柱小。[J]．铁道建筑，2001(10)：2—5．[10]中国工程建设标准化协会标准．CECS28：90钢管混凝土参考文献结构设计与施工规程[S]．北京：中国建筑工业出版社，1990．[1]陈宝春．钢管混凝土拱桥[M]．北京：人民交通出版社，[11]蔡绍怀．现代钢管混凝土

7、结构[M]．北京：人民交通出版2007．社，2007．[2]韩林海．钢管混凝土结构——理论与实践[M]．北京：科学出版社，2004．(责任审编白敏华)122铁道建筑行了27个两端弯矩不相等的无侧移钢管混凝土框架1有限元模型计算柱的试验研究；Kilpatrick和Rangan进行了25个高强圆钢管混凝土柱的不等偏压试验研究。另外，丁发根据圆钢管混凝土不等端弯矩偏压构件的几何与兴利用模型柱法对此类构件的承载力进行了计算。荷载边界条件的不对称性，取全结构模型进行计算。尽管以往研究者在圆钢管混凝土不等端弯矩偏压其有限元计算模型，包括材料模

8、型、单元类型和界面接柱力学性能试验研究方面取得了一些进展，但对其工触等参见文献[6．7]。为验证有限元法计算的合理性作机理的理论研究尚少见报道。本文拟采用有限元软与可行性，对文献[2-4]中的79个圆钢管混凝土不等件ABAQUS对圆钢管混凝土不等端