水平冲击荷载作用下钢管混凝土柱动力响应试验与数值模拟.pdf

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1、第３４卷第６期建筑科学与工程学报Vol．３４No．６２０１７年１１月JournalofArchitectureandCivilEngineeringNov．２０１７文章编号：１６７３-２０４９（２０１７）０６-００２８-０８水平冲击荷载作用下钢管混凝土柱动力响应试验与数值模拟１，２２２，３４２郭玉荣，李炎蓁，霍静思，肖岩，李智（１．湖南大学土木工程学院，湖南长沙４１００８２；２．湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室，湖南长沙４１００８２；３．华侨大学土木工程学院，福建厦门３６１０２１；４．南京工业大学土木工程学院，江苏南京２１０００９）摘要：为研究钢管混凝土柱在侧向冲击荷载作用下的动

2、力性能，进行了２根圆形钢管混凝土柱的水平冲击试验，实测了冲击过程中冲击力、冲击点位移时程曲线及冲击力-位移曲线等冲击响应。建立了ABAQUS非线性有限元模型，对破坏模态及冲击力、冲击点位移时程曲线等动态响应进行模拟，模拟结果与试验结果吻合良好，进而用有限元模拟结果揭示了钢管混凝土柱在冲击荷载下的破坏机理，即整体失效过程分为冲击区局部响应、柱顶支座响应、稳定响应和卸载响应４个阶段。结果表明：在冲击荷载作用下，钢管混凝土柱发生弯剪型破坏；所得结论为深入认识钢管混凝土柱的抗冲击行为和破坏形态提供了试验与理论基础，可为今后研究制定合理的抗冲击设计方法提供依据。关键词：钢管混凝土柱；冲击试验；数

3、值模拟；抗冲击；破坏机理；动力响应中图分类号：TU３９８文献标志码：ADynamicResponseExperimentandNumericalSimulationofCFSTColumnsUnderLateralImpactLoad１，２２２，３４２GUOYu-rong，LIYan-zhen，HUOJing-si，XIAOYan，LIZhi（１．CollegeofCivilEngineering，HunanUniversity，Changsha４１００８２，Hunan，China；２．KeyLaboratoryofBuildingSafetyandEnergyEfficiencyof

4、MinistryofEducation，HunanUniversity，Changsha４１００８２，Hunan，China；３．CollegeofCivilEngineering，HuaqiaoUniversity，Xiamen３６１０２１，Fujian，China；４．CollegeofCivilEngineering，NanjingTechUniversity，Nanjing２１０００９，Jiangsu，China）Abstract：Inordertostudythedynamicbehaviorsofconcrete-filledsteeltube（CFST）columnund

5、erlateralimpactload，lateralimpacttestsfortwocircularCFSTcolumnswereconducted，andimpactforce，impactpointdeflection-timecurvesaswellasforce-deflectioncurvesweremeasured．ImpactprocessofCFSTcolumnunderimpactloadwassimulatedbyusingABAQUSnonlinearmodel，thefailuremodeandtime-historycurvesofimpactforce，

6、impactpointdeflectionwereobtained，andthesimulationresultsagreedwellwiththeexperimentalones．ThemodelingresultsrevealedthefailuremechanismofCFSTcolumnsunderimpactload．Theglobalfailureprocessweredividedintofourstages，localresponsephaseintheimpactzone，supportresponsephaseonthecolumntop，steadyrespons

7、ephaseandunloadingresponsephase．TheresultsshowthatCFSTcolumnsappearbending-shearfailureunderimpactload．Theresearchcanprovide收稿日期：２０１７-０５-２２基金项目：国家自然科学基金重点项目（５１４３８０１０）作者简介：郭玉荣（１９７０-），男，浙江青田人，教授，博士研究生导师，工学博士，E-mail：yurongguo＠h