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《钢管混凝土构件弯矩_曲率滞回曲线的理论计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第卷第期哈尔滨建筑大学季报∃匕%&(∋!∀∀年!#月一(中国翎协翎狡组合结构协会第五次年会论丈集)∗+!∀钢管混凝土构件弯矩一曲率滞回曲线的理论计算屠永清钟善桐何若全,哈尔滨建筑大学−近年来,钢管棍凝土构件,摘要已开始在高层建筑中得到应用但对其扰簇性能分析尚未见有深人的分析和报导(本文采用钢材的双折线本构关系和改进后的混提土本构关系,,边界面模型首次成功地采用有限元法计算构件的弯矩一曲率滞回曲线与实脸结某吻合良好(所编程序具有较好的精度和较强的通用性。为采用钢管混凝土的高层建筑的抗展分析其定了墓础。关键词钢管棍凝土.滞回
2、曲线.非线性有限元分类号/01∀∀)前言,研究钢管混凝土构件弯矩一曲率滞回曲线确定其滞回曲线的模型是用杆系模型进(行钢管混凝土结构弹塑性地展反应分析的基础理论计算弯矩一曲率滞回曲线对于研究钢管混凝土受弯和压弯构件在反复荷载作用下的工作机理、钢管混凝土构件的抗展性(,能和确定弯矩一曲率滞回曲线模型都有十分重要的意义同时弯矩一曲率关系曲线。的理论计算也为受弯和压弯构件荷载一位移关系曲线的理论计算打下了基础对于钢筋混凝土构件,有人假设构件中的钢和混凝土均为单向受力,采用数值迭代·,。法计算了弯矩一曲率滞回曲线显然比较近似,理论计算钢
3、管混凝土构件的弯矩一曲率滞回曲线是一个具有一定难度的课题目前还没有人进行过研究。一方面是由于构件中的两种材料均处于三向应力状态,只有进,行三维有限元分析才能得到比较精确的计算结果.另一原因是由于荷载为反复荷载所,因需计算的增量步的个数要比单调荷载作用时的情况多得多此减少单元个数和未知数,个数以便减少求解时所需计算时间的问题显得更加重要.同时以上两方面原因也对材,料的本构模型提出了较高的要求即要求所采用的材料本构模型必须能够适用于三向反复受力的情况(钢材的本构关系模型,,钢材在反复多向应力作用下实际的应力一应变关系曲线如图2中的点
4、划线所示收藕日期3!卯一#4一加屠永清女1岁博士讲师5哈尔滨建筑大学建筑工程学院,!,67〕2−哈尔滨建筑大学学报第卷图中的代和气分别为应力强度和应变强度(为了便于理论分析,本文采用比较简单的双,(,线型模型如图2中实线所示根据图中的模型材料的应力一应变关系可分为两种,。情况即弹性阶段和塑性强化阶段,,在弹性阶段由弹性力学可知应力增2与应变增量的关系为9“二;<=但“2−8::,39二9气9气9气9肠9了式中8叮8气幼9“>气9气9气9踢9专9了8:89肠;<:钢材的弹性矩阵(,,在塑性—强化阶段由于需要考虑鲍兴格,?≅Α
5、ΒΦ∗Γ−效应应采用随动强化模ΧΔΕ。,,,型!润随动强化模型假设在塑性变形过程中加载面在应力空间作刚体平动而不改,(,变其大小和形状如图所示本文采用线性随动强化模型即假设平动张+是塑性应(((((((目口(‘(((,(ΗΗ关5Η图2钢材应力一应变关系图随动强化模型的加载面变张里的线性函数。由该模型得到的应力增2与应变增2的关系为但叮>;<司但弓,−3,式中;<;<卜;<】一,3/;<=>;∀Ι35ϑ扩,1ΙΚΛΜ28下:8了:,Ι钢材的弹性剪切模量万—钢材初始屈服应力.‘—找单向拉伸时应力一塑性应变曲线的斜率.厂卜—8Β
6、:一;Ν】讯:.,(;Ν=对角系数矩阵%ΝΟ,2222—>了月毛555!,把上式中的塑性矩阵;<刀与等向强化模型中的塑性矩阵比较可看出它们的差别仅。33在于把应力强度久用初始屈服应力芳代替和把8:用作:代替在上面公式中需要用到,,材料的塑性应变分童它可通过把每一步得到的塑性应变分里的增+进行累加得到塑均性应变增+的计算公式为但吩>田刁但弓,1−第期屠永清等3翎于泥凝土构件Π姐一曲率带田曲线的理论计葬’式中3;<刁二;∀ΙΚΛ,加8了3Γ沪斤,1Ι,:8:8了:’>8元几砚瓦几称:几混凝土的本构关系模型,采用文献;
7、1!提供的改进后的混凝土本构关系边界面模型用张量形式表示为9‘。一Κ,Κ少,ΘΠ·‘,‘9““‘““’会六会粤一命,Ρ−,,,,ΣΤ>!1−式中各参数的计算公式见文献;1=。上式实际上给出的是一个柔度矩阵,进行有限元分析时需要的刚度矩阵可通过对柔度矩阵求逆得到。1有限元模式的建立。本文的目的是研究钢管混凝土受弯和压弯构件的弯矩一曲率关系由材料力学可,,知构件的弯矩一曲率关系只与构件的材料性质和构件的截面尺寸有关而与构件的。,,长度无关所以根据这一特点在研究构件的弯矩一曲率关系时可不考虑构件的长,。,度而只取构件中的一个小段研究
8、即可作为特例也可取这一小段构件的长度等于一,,个单元的厚度也就是在这一小段构件的纵向可以不划分单元而只在构件的横截面上。,划分单元所以本文在计算钢管混凝土弯矩一曲率关系曲线时只取很短的一个小段,,柱进行研究并且沿这一小段柱的纵向只取一个单元这样就大大减少了分析问
