椭圆形钢管混凝土构件纯弯力学性能分析

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1、总第161期山西冶金Total16l2016年第3期SHANXIMETALLURGYNo．3，2016卿酆DOI：10．16525~．cnki．cnl4-1167／tf．2016．03．16椭圆形钢管混凝土构件纯弯力学性能分析乔栋，郭鹏(山西大同大学，山西大同037009)摘要：通过极限平衡理论和有限元模型的建立，对椭圆形钢管混凝土结构的轴压力学性能、纯弯力学}生能进行分析，得出与其相适应的简化计算公式，推导出与实际的城市建设所使用的建筑结构和材料相符合的力学计算公式。关键词：椭圆形钢管混凝土纯弯构件力学模型分析承载力有限元中图分

2、类号：TU528．571文献标识码：A文章编号：1672—1152(2016)03—0045—03目前，国内椭圆形钢管混凝土结构应用前景越形钢管混凝土结构的截面抗弯效果不同，其力学计来越广，城市建设脚步逐步加快，国外研究已经步人算的模型和公式也有所差别。成熟阶段(如北美、欧洲、英国等区域)并且有丰厚的1．2椭圆形钢管混凝土结构的抗弯性能影响因素经验可以借鉴和引进[I]。基于“统一理论”的极限思通过有限元模型的建立和统一的极限理论指想基础和数值分析法、有限元模型建立分析等方法，导，结合模型和实际结合受力的点、面和过程分析，对椭圆形钢

3、管混凝土的结构中所具有的纯弯构件进影响椭圆形钢管混凝土的力学性能的因素主要包括行力学分析，还需要结合椭圆形的几何优势及其适短轴长度、长轴长度、钢管屈服强度、钢管壁厚度、混用在钢管混凝土中的环境，探讨与其相关的绕短轴、凝土强度等，具体表现在剪跨比、混凝土强度、钢管长轴的极限抗弯的承载力公式，还能依据实际生产、强度和韧性等方面。同时，不同的加载方式、力度施工参数简化出纯弯构件的计算公式。同时，通过建对椭圆形钢管混凝土的影响程度也各有不同，例如立起方钢管和椭圆钢管的混凝土结构的纯弯构件抗纯弯和压弯的力学性能会随着加载力度和承受截面弯等承

4、载力的关系模型，分析其中的优劣，研究出更的大小而变化。适合社会发展的工程、建筑结构。2椭圆形钢管混凝土力学性能分析1椭圆形钢管混凝土结构分析2．1建立纯弯构件有限元模型1．1椭圆形钢管混凝土的内部结构有限元模型分析方法在工程力学上有着广阔的随着理论研究、设计和实践的推进，椭圆形钢管前景，本文采用ABAQUS的有限元软件对椭圆形钢的混凝土结构正朝着多元化的方向发展。实用性较管的承载力及其应用关系进行分析，并建立模型[4强、工程造价较低的结构主要包括：椭圆套椭圆中空(见下页图1一图3)，图1中。、、分别表示0．3夹层结构(内外都是椭圆

5、形的中空夹层混凝土结凡、凡、0．5对应的应变。其中，有限元模型利用六面构)、椭圆套椭圆复式结构(内外钢管都是椭圆套椭体线性缩减积分单元，把钢管混凝土的整个单元朝圆的复式混凝土)、椭圆实心(实心椭圆的钢管混凝着钢管的厚度方向分为3层网格，偏心受压的构件土结构)、椭圆套方的中空夹层结构(内为方形钢管、为有限元模拟的元素，再观察模拟出来的效果和试外为椭圆钢管的中空夹层混凝土结构)等瞳]。与实心验结果之间的差别。混凝土的应力和应变的关系用的钢柱混凝土结构的抗弯力学性能相比，椭圆套方数学关系表示为：形的中空夹层混凝土结构的性能与其相似，椭圆

6、套O'c-O"0EA()](E≤E0)∈n∈n椭圆中空夹层结构的性能较弱，而复式椭圆形钢管e叫’9≥1混凝土结构的力学性能最优。内部结构不同的椭圆o(1-q)+tro＼E．12，E。>Eo—t0收稿日期：2016—06-161Eo)q<1．12,e~>eo第一作者简介：乔栋(1981一)，男，硕士研究生，工程力学专E。启(一1l)+(生)业，现在大同大学任教。。EoEo山西冶金第39卷E—mail：sxvibib@126．cornor0=fk~1．194+(13)0,45(一0．07452+0．5789)]；E：1300+】14．

7、93f．k；EO=Ecc+E1400+800()]；q=K／(0．2+0．1)，=(2．36×10-5)[n25_n’k2(5．0×10-4)；／4=2一k，B-l—K(K=0．1“)；套箍系∈==咯(0／=)。式中：表示混凝土的标准强度；表示钢材的屈服图3钢材的应力与应变之间的关系强度；／4分别表示核心的高强混凝土横截面积和ym-一0．4832k∈+1．9264(k∈0．5．钢管的横截面积。式中：为组合的截面模量；为截面的塑性发展系因此，当构件弯曲到极限时，可依据静力平衡的数；k为套箍的调整系数；表示截面的抗弯压力。条件来定位中

8、和轴位置，将相关的理论计算公式结当=()叫z时(其中表示椭圆形钢管果与有限元模型效果相比较发现：方差为0．0008，混凝土的绕长轴与短轴之间的承载力比值)，模拟结平均值为1．004。果和公式计算量的方差为0．004，平均值为1．017；当同时在图3