钢骨混凝土柱徐变应力重分布计算

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1、杨应恩等：钢骨混凝土柱徐变应力重分布计算55DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2016．01．020钢骨混凝土柱徐变应力重分布计算杨应恩，周东华，韩春秀(1．昆明理工大学土木工程学院．昆明650504；2．昆明冶金高等专科学校建工学院．昆明650033)【摘要】钢骨混凝土结构在长期荷载作用下，混凝土部分将发生收缩徐变，进而导致应力重分布和结构变形的持续增长。本文基于特劳斯德(HEINRICHTROST)理论，以对称的H型钢混凝土截面为研究对象，根据变形协调条件推导了关于徐变内力的代数方程，

2、并解出其表达式。进而对钢骨混凝土柱的截面应力、应变进行了分析，得到了混凝土与型钢的重分布内力、应变随时间发展的关系曲线，并与试验资料相对比，吻合程度良好。说明该方法可以较好地模拟钢骨混凝土柱在长期荷载作用下的应力和变形发展。【关键词】收缩；徐变；钢骨混凝土柱；应力重分布【中图分类号】TU375．3【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2016)O1—0055—03钢骨混凝土结构以其承载能力高、耗能性能好、刚(3)钢骨和钢筋混凝土部分具有相同曲率。度大、耐火性好等优点被广泛应用于高层建筑和大跨(4

3、)混凝土的弹性模量为常量。度桥梁等结构。处于长期荷载作用下的钢骨混凝土由2内力分析于收缩徐变效应将发生内力重分配。由于钢骨混凝土(1)分析方法。如图1所示H形钢骨混凝土柱的含钢量铰之普通钢筋混凝土要大，混凝土受钢材的截面，将型钢和纵向钢筋统一考虑成钢材部分，其总截约束也较大，故其重分布应力也大得多。目前对钢骨面积为A顷性矩为，；混凝土净截面为混凝土部分，混凝土的研究大多集中在结构的极限承载力、抗压稳其截面净面积为A，净截面惯性矩为。由于钢骨混定性和抗震性能上，对于收缩徐变引起的与时间相关凝土柱纵向钢筋一般

4、是对称配置的，故钢材部分和混的力学性能研究还比较少。对钢骨混凝土柱的徐凝土部分的形心轴重合。全截面内力为、，初始变应力重分布及其导致的长期变形的准确把握，将有时刻钢材部分的内力和混凝土部分的内力分别为Ⅳ协、助于工程中对柱的轴向变形计算和弯曲变形分析，这、、，持荷时长为t时重分布内力分别为对于高层建筑而言尤为重要。因此，本文推导了重分△Ⅳc()、△()、△(I'田)、AMs(，∞)。待列方程解出钢布应力的计算公式，并对钢骨混凝土的截面内力和变材部分和混凝土部分的重分布内力后即可得出纵筋、形进行了分析。型钢、

5、混凝土的重分布应力。1基本理论及假定根据特劳斯德(HEINRICHTROST)的理论，●●混凝土徐变的基本方程为：【0)=：‰D)+．(1+【't。。妒(1Il。))+占(【Il。)(1)●●式中，△c(1)为加载时刻t。至时刻t的时间段内图l钢骨混凝土柱截面的应变增量；／t~rc(I为上述时间内的应力增量；(。)，u(2)内力计算。t：0时刻全截面上的内力可按为徐变系数；。h(I为上述时间内的收缩应变增量；．【n)刚度进行分配，即：为老化系数，按下式计算：(I'ln)=·(2)(t，t。)1一e一(t，

6、to)(t，‘。)=·基本假定：(1)纵向钢筋、钢骨与混凝土之间的粘结良好，(3)钢骨混凝土构件满足平截面假定。本文中的正负号规定：应变以拉伸为正，压缩为(2)混凝土工作应力不超过其极限强度的负；曲率以凸向右为正，凸向左为负。50％，混凝土的徐变应变与应力成线性关系。t时刻重分布内力自相平衡，即有：56低温建筑技术2016年第1期(总第211期)一△(1'+△【l'【0)=01⋯A~c'e(t,to)=△：△。1J(5a)一AM(t)+／tM(t^)=0J△。待求未知量有4个，即△Ⅳ。(II砌)、△。(1

7、I砌)、△Ⅳ()、考虑在柱截面形心轴处建立第一个变形协调方△(1．)，需要4个方程才能求解。目前已经有两个方程。在持荷时长为t时，混凝土的应变增量(徐变应变)程，即式(4)，需要再补充两个方程。根据钢骨混凝土构成：11由和AN㈤引起22由收缩引起；钢材部柱在变形后的任意时刻，钢材部分和混凝土部分仍保分的应变增量构成：由△引起。第二个变形协调持同一平截面的假定，可得到两个变形协调方程。即在方程中，混凝土的曲率增量构成：由M曲和AMm引任意纤维处钢材部分和混凝土部分的应变增量相等起；钢材部分的曲率增量构成：由

8、AM引起。由此将以及曲率增量相等：式(5a)展开，得：mNe(tt)A一+一，百]Vs(tt)lMcoJ这里假定收缩应变的发展进程与徐变相似，式中，8为收缩应变终值，为徐变系数终值。．即：将(4)式及(6)式代jk(5b)式，整理，得：~sh(tto)=,警(6)Neo一一一l㈩neoJ^分别解代数方程，得出△，⋯、AM、后代回(4)式即可得出△N，⋯、、。即：△Ⅳs(t：=(6sh,o*1／e／le／．bX、∞Ts，ls。L