轴压空心圆钢管混凝土短柱的弹—黏塑性分析

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1、理论研究轴压空心圆钢管混凝土短柱的弹一黏塑性分析2010年第4期轴压空心圆钢管混凝土短柱的弹一黏塑性分析李静翟泽冰(江西省水利规划设计院，江西南昌330029)【摘要】利用Pe~yna提出的三向应力状态下的弹一黏塑性本构模型，通过引入双剪统一强度理论，对空心圆钢管混凝土轴压短柱的核心混凝土进行了弹一黏塑性承载力分析，提出了空心圆钢管混凝土轴压短柱的极限承载力计算公式，与文献资料的试验结果作了比较，验证了理论公式的正确性。分析了混凝土的黏性、混凝土的拉压强度比以及中间主应力对圆钢管混凝土柱承载力的影响，该结果可为钢管混凝土柱的承载力分析计算提供了一定的理论依

2、据。【关键词】结构工程；圆钢管混凝土；弹一黏塑性；双剪统一强度理论【I)OI编码】10．3969~．issn．1008—1305．2010．04．011【中图分类号】TU398【文献标识码】B【文章编号】1008—1305(2010)04—0030—051引言2空心圆钢管混凝土轴压短柱的弹一黏塑性分析已有研究l1表明，与纯钢构件或纯钢筋混凝土构件相比，中空夹层钢管混凝土构件由于内外钢2．1双剪统一强度理论管对核心混凝土的环箍作用，约束了核心混凝土的统一强度理论是20世纪90年代俞茂宏提出的横向变形，使核心混凝土处于三向受压状态，大大一个新的强度理论，其表达

3、式若用材料的剪切强度提高了其抗压能力，同时还改善了核心混凝土的变C。和内摩擦角及主应力。、：、表示则为形能力，使核心混凝土从一种脆性材料变成了一种塑性材料。F一(6+)=鬻本文利用Perzyna提出的三向应力状态下的弹0"2≤1(cr2+cr3)一(1一cr3)(1a)一黏塑性本构模型，引入双剪统一强度理论，对1空心圆钢管混凝土轴压短柱的核心混凝土进行了b(一篙弹一黏塑性承载力分析，提出了空心圆钢管混凝土轴压短柱的极限承载力计算公式，与文献资料2≥÷(2+3)一(。一3)(1b)的试验结果作了比较，验证了理论公式的正确其中：=(1一sin~)／(1+sin

4、)，为材料的拉压性。分析了混凝土的黏性、混凝土的拉压强度比比，b(o≤b≤1)为中间主应力影响系数，b实际上以及中间主应力对圆钢管混凝土柱承载力的影也是一个选用不同强度准则的参数，当b=0时为响，该结果为钢管混凝土柱的承载力分析计算提供了一定的理论依据，对工程设计有一定的参考价值。作者简介：李静(1982年一)，女，陕西宝鸡人，硕士。·30·理论研究轴压空心圆钢管混凝土短柱的弹一黏塑性分析2010年第4期Mohr—Coulomb准则，当b=1时为双剪强度理论。核心混凝土的泊松比从0．167逐渐接近0．5，而钢当=1；b=0，1，0．5时，分别得到Tresc

5、a屈服准管的泊松比却基本上保持不变。在这过程中，混凝则、双剪屈服准则和Mises屈服准则的线性逼近。土的弹性模量发生了很大的变化，而钢材的弹性模2．2空心圆钢管混凝土轴压短柱的弹一黏塑性量基本保持不变。分析将空心钢管混凝土的核心混凝土看成是厚壁圆文献[1]、文献[2]均表明，在弹性范围筒分析，对于长圆筒，认为圆筒处于平面应变状内，中空夹层钢管混凝土构件的内外钢管对核心混态。在轴力Ⅳ作用下，混凝土受均匀外压P，作用，凝土的约束作用基本一致。随着轴向压力的增大，均匀内压P2作用(图1)。、、，、、分别为径向正应力、g,N——材料黏性系数；正应力、径向正应变、环

6、向正应变及径向位移。由——应力函数；式(1a)及式(1b)，并弓lmr)称平面应变问题的控制方时取m=1)，可得屈服函数为一+二：O(6)-t-tT一Ic0≥00"r式式中中一，，p了，。u㈩st特㈩×㈩()：+咖zJf]~=J变一率提出来⋯的⋯：弹Pe：三I向孪的黏塑性应(1一。in~ot)(rsin+c。。)一黏塑性本构关系：一————————=+争+(FOF(5)=(／-)=(一，)+(1+sisimp‘(1一simpI)一C,cos~‘(1+sincpI)．，rO当F≤0(8a)咖(F)={。L西(F)当F>0(1+sin~o,)≥一in+Cs式中

7、E——弹性模量；——泊松比；(8b)式中G——材料的剪切模量。S——应力偏量变化率；·3l·理论研究轴压空心圆钢管混凝土短柱的弹一黏塑性分析2010年第4期设r：rs为弹黏塑性边界，在弹性区(r≥在r=rs处，解应满足屈服条件，即rs)的解’为2：一2s⋯1n+CIc⋯osI一鑫丁+％把式(9a)、式(9b)代入上式得(9a)A(f)sin+：Ccc0s(18)r一一是丁+％孚丁联立式(14)和式(16)得(9b))_clc0t(19a)u=[(1—2g)rA(】(9c))=sintptr,去(19b)边界条件为or，j=0，即由式(10)、式(15)、式

8、(17)和式Ir。(19a)、式(19b)可求得系数(t)，B(t