带肋方钢管混凝土偏压构件承载力计算方法研究

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1、铁道建筑2011年第l2期Ra~LmayEngineering143文章编号:1003—1995(2011)12—0143—03带肋方钢管混凝土偏压构件承载力计算方法研究黄义勇(中铁上海设计院集团有限公司,上海200070)摘要:带肋方钢管混凝土是指在方形钢管中设置纵向加劲肋后再填充混凝土而形成的构件,与无肋方钢管混凝土构件相比,由于加劲肋阻碍了管壁局部屈曲的产生,其承载力和延性都有所提高。在前期有限元计算的基础上,对带肋方钢管混凝土轴压、纯弯、偏压构件的承载力进行了参数分析,计算过程中考虑了焊接残余应力和初始

2、几何缺陷的影响,提出了轴压、纯弯、偏压构件承载力计算公式。对于轴压构件,考虑了较大宽厚比使构件承载力降低,及加劲肋使构件承载力提高。对于纯弯构件,考虑了加劲肋对承载力的贡献。对于偏压构件,修正了长细比对承载力的影响。所有的计算公式与无肋方钢管混凝土承载力的计算公式相衔接。最后,将公式的计算结果与试验结果进行比较,两者符合良好,这些公式可为有关工程实践提供参考。关键词:带肋方钢管混凝土轴压纯弯偏压计算公式中图分类号:TU392.3文献标识码:A带肋方钢管混凝土柱是指在方形钢管管壁内设置宏等(2011年)对带肋方钢

3、管混凝土轴压短柱进行纵向加劲肋,然后再浇筑混凝土而形成的构件,具有承了试验研究和理论分析。载力高、节点形式简单、建筑布局灵活、施工:疗便、更易本文拟在前期对带肋方钢管混凝土轴压、纯弯、偏采用防火措施等特点。尤其在截面宽厚比(B/t)较大压构件进行的有限元分析和计算的基础上,通过参数时,采用设置加劲肋的钢管制作成的方钢管混凝土柱,分析,提出带肋方钢管混凝土轴压、纯弯、偏压承载力在加载过程中可有效地控制局部鼓曲的发展,提高构计算公式,这些计算公式与无肋方钢管混凝土轴压、纯件约束能力及管壁稳定性,进而提高构件承载力,

4、增大弯和偏压构件承载力计算公式相衔接。最后,将公式延性。计算结果与各类试验结果进行了比较。国内外已有学者对带肋方钢管混凝土构件的力学1轴压强度承载力性能做了相关研究。陶忠和于清(2006年)¨对薄壁带肋方钢管混凝土轴压和偏压试件进行了试验及理论由黄宏等(20l1年)的研究可知,对带肋方钢管研究,并提出了薄壁带肋方钢管混凝土轴压和偏压构混凝土柱轴压强度承载力的影响因素,除了与无肋方件的承载力简化计算方法。CLOTILDA等(2010钢管混凝土相同的因素外,还与钢管宽厚比B/t及加年)对采用角钢拼焊而成的薄壁带肋方

5、钢管混凝土劲肋高厚比^/有关。因此,在无肋方钢管混凝土轴构件进行了推出试验与轴压试验,其中有些构件加劲压承载力计算公式的基础上,本文将引入系数If,。,肋带有楔形接头。试验结果表明:设置带楔形接头加:,分别考虑这两个参数对带肋方钢管混凝土轴压短劲肋的构造措施可以提高薄壁方钢管混凝土柱的界面柱承载力的影响。按此思路,设定本文的带肋方钢管黏结力、轴压极限承载力与延性。郭兰慧等(2011混凝土轴压承载力Ⅳ为年)E3]结合贵州洪家渡水电站钢管混凝土厂房柱的设N=。A。+2A(1)计,对大长宽比的薄壁加劲矩形钢管混凝土构

6、件在双其中,A为钢管截面面积A和混凝土截面面积A之向压弯荷载作用下的性能进行了理论分析,研究了构和;如式(2)所定义,式(2)中为约束效应系数(件的变形、截面内力和截面变形轴随荷载的变化。黄=Af/(Af。),f为混凝土标准立方体强度,为钢材屈服强度);A为加劲肋的横截面面积,为加劲收稿日期:2011-06-12;修回日期:2011—09-12肋的屈服强度。基金项目:国家自然科学基金(51008122,50968006)=(1.18+0.85~)Z(2)作者简介:黄义勇(1964一),男,江西安义人,高级工程师

7、。。考虑了大宽厚比使构件轴压承载力折减。通铁道建筑过有限元方法进行参数分析,得到,和(B/t)/高高厚比对承载力的提高影响很小。由式(4)计算(B/t)。之间的关系,如图1所示,其中(B/t)。为方钢2=0.851n(hs/t)一0.85(4)管的宽厚比限值,(B/t)。=60~/235。图1所示的图3(a)为计算值Ⅳ与试验值Ⅳ的比较情况,Ⅳ与B/t关系可用一个二次函数来模拟,如式(3)。为文献[1]和[4]中所述的轴压构件承载力试验值,Ⅳ为按式(1)的计算值,Ⅳ/Ⅳ的平均值为0.964,均方一o.o01fr+

8、o.o7【]+0.差为0.04,可见本文公式计算结果与试验结果总体上(3)吻合较好。考虑了加劲肋高厚比对轴压承载力的影响。2抗弯承载力在确定与B/t之间的关系的基础上,通过有限元进行参数分析,可得到:与加劲肋的高厚比的关带肋方钢管混凝土纯弯构件的抗弯承载力可以看系,如图2所示。可见,在一定范围内,加劲肋的高厚成是无肋方钢管混凝土抗弯承载力与纵向加劲肋抗弯比越大,承载力越大,并且当高厚比

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