矩形钢管混凝土构件扭转性能及设计方法研究.pdf

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1、第27卷第lO期2010年10月公路交通科技JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentVoL27No．100ct．20IO文章编号：1002-0268(2010)10—0083—06矩形钢管混凝土构件扭转性能及设计方法研究王文达L2，陈宇超1，张鹏鹏1(1．兰州理工大学土木工程学院，甘肃兰州730050；2．沈阳建筑大学土木工程学院，辽宁沈阳110168)摘要：基于ABAQUS软件，建立了圆形、方形及矩形钢管混凝土构件在纯扭矩作用时的数值模拟模型

2、，并采用已有研究者完成的圆形及方形构件扭转试验结果对理论模型进行了验证，理论计算结果和试验结果总体上吻合良好。基于此理论模型，对影响矩形钢管混凝土构件扭转力学性能的主要因素进行了分析，考虑了钢材强度、混凝土强度、含钢率和截面高宽比等的影响。结果表明，钢材强度及混凝土强度只影响矩形钢管混凝土纯扭构件的r一一关系曲线数值．对其形状影响不明显，含钢率和截面高宽比对T一0关系曲线的数值和初始刚度都有影响。在参数分析的基础上建议了矩形钢管混凝土构件抗扭强度承载力计算公式。关键词：桥梁工程；扭转性能；数值模拟；矩形钢管混凝土

3、；参数分析；设计方法中图分类号：U443．2文献标识码：AResearchonTorsionBehaviorandDesignApproachofRectangularConcrete—filledSteeITubularMembersWANGWendal”，CHENYucha01，ZHANGPengpen91(I．SchoolofCivilEngineering。[脚lZhOUUniversityofTechnology，L盯lzhouGamu730050，China；2．SchoolofCivilEngine

4、eriIIg，ShenyangJianzhuUniversity，ShenyangLiaoning110168，China)Abstract：AfiniteelementmodelwasdevelopedbyusingABAQUStosimulatetheperformanceofCFSTmember8withcircular，squareandrectangularsectionsunderpuretorsionloading．Thenumericalresultswereverifiedbyotherrese

5、arches’experimentalresultsofcircularandsquaresectionalCFSTmembers，andtheFEresultsmatchwellwiththetestresultsingeneral．SomeparameterswhichmayeffectonthetorsionbehavioroftherectangularCFSTmembers，suchasconcreteandsteelstrengths，steelratioandaspectratioofCROSS-s

6、ection，we弛analyzedbasedontheFEmodel．Itisshownthat(1)thestrengthsofsteelandconcreteonlyinfluencethevaluesofT一0CHIVeoftherectangularCFSTmembersundertorsionloading，andhavesli【ghtlyinfluenceontheformofthecurve；(2)thesteelratioandaspectratioofcross-sectioninfluenc

7、etheValuesofT一0curveandinitialstiffnessofthemembers．TheformulaofbearingcapacityforthetorsionstrengthoftheCFSTmemberswithrectangularsectionWasproposedbasedOUparametricanalysis．Keywords：bridgeengineering；torsionbehavior；numericalsimulation；rectangularconcrete—f

8、illedsteeltube(CFST)；parametricanalysis；designapproach0引言钢管混凝土结构由于具有良好的力学性能和经济性能在建筑物中的应用越来越岁卜2

9、，同时在大跨度拱桥中的应用也越来越多卜6

10、。当其应用在如输电线路杆、输电塔构件杆、构筑物独立柱、发电风车、地下工程柱、公路或铁路桥梁桥墩等情况下时往往会承受扭矩作用。矩形截面钢管混凝土