带肋薄壁方钢管混凝土组合柱的非线性有限元分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com2011年第8期混凝土与水泥制品2011No88月CHINAC0NCRETEANDCEMENTPRODUCTSAugust带肋薄壁方钢管混凝土组合柱的非线性有限元分析张平，李佰寿，郑玉今(延边大学结构工程学科，133002)摘要：针对薄壁方钢管混凝土在轴压下易产生局部屈曲问题，考虑材料本构关系的非线性，利用ANSYS程序建立了不带肋和带肋的薄壁方钢管混凝土组合柱的三维有限元模型；在普通钢管混凝土工作原理基础上，对带肋薄壁方钢管混凝土受力机理进行了探讨。揭示出受力过程中带肋薄壁钢管与核心混凝土截面应力分布

2、发展规律及二者间的相互作用。结果表明，设肋后显著削弱钢管角部应力，增大核心混凝土区面积，即增强了对核心混凝土的约束效应，改善了薄壁方钢管混凝土柱的局部屈曲性能，增强了承载力和延性。关键词：带肋组合柱；核心混凝土；局部屈曲；非线性有限元；应力应变Abstract：Aimedattheproblemonlocalbucklingofthin—walledconcretefilledsquaresteeltubesunderaxialcompressiveloading，consideringthenonlinearmaterialconsti

3、tutiverelation，usingANSYSprogramtoestablishthethree—dimensionalfiniteelementmodelofthenonribbedandribbedthin——walledconcretefilledsquaresteeltubesofcompositecolumns，onthebaseoftheworkingprincipleforcommonconcretewithsteeltubes，thestressmechanismofribbedthin—walledconcrete

4、filledsquaresteeltubesisdiscussed，whichrevealsthedevelopingrulesofstressdistributionandtheinteractionbetweenribbedthin-walledsteeltubeandcoreconcretesectioninthestressprocess．Theresultsshowthatthestressofsteeltubecoruerissignificantlyweakenedafterribbed，andincreasingthear

5、eaofcoreconcrete，namelyenhancingthebindingeffectoncoreconcrete，canimprovethelocalbucklingperformanceofthethin—walledconcretecolumnsfilledsquaresteeltubes，andenhancethebearingcapacityandductility．Keywords：Ribbedcompositecolumns；Coreconcrete；Localbuckling；Nonlinearfiniteele

6、ment；Stress-strain中图分类号：TU375．3文献标识码：A文章编号：1000-4637(2011)08-31-040前言杆[6-7]和角部隅撑I现这三种方法。本研究针对薄壁方近年来，随着高强钢材在国内外的不断推广应钢管混凝土在轴压下易产生局部屈曲问题，考虑材用，采用高强钢材制作的结构构件开始向薄壁化方料本构关系的非线性，利用ANSYS程序建立了不向发展，薄钢组合结构是近年来发展起来的一种新带肋和带肋的薄壁方钢管混凝土组合柱的三维有型结构形式。薄壁钢管混凝土组合柱是在传统钢管限元模型，揭示受力过程中带肋薄壁钢管与核心混混凝

7、土结构的基础上由薄壁钢管与混凝土组合而凝土截面应力分布发展规律及二者间的相互作用，成的结构形式，填充的混凝土提高了薄壁构件的局探究薄壁方钢管混凝土的受力机理。部屈曲强度性能，而薄壁钢管既可作柱的模板又同1试件模型介绍时起到了受力纵筋和约束箍筋的作用，可以减少钢为研究薄壁方钢管混凝土组合柱，确定轴压极材用量，达到降低工程造价的目的。限承载力，试件的长度必须适当。过长的试件，将会但是薄壁钢管混凝土在轴向压力作用下较易出现整体稳定问题，此时测得的抗力不能代表组合产生局部屈曲，从而降低构件承载能力，并影响其材料的真实强度；过短的试件端部效应的影响

8、将不正常工作性能，尤其是当构件截面形状为方形或矩可忽略。因此，取试件长宽比等于3[91。混凝土强度等形时，即使管内填充混凝土，外部方钢管仍会发生级为C30，弹性模量Ec=3．0xl04MPa，