圆钢管轻骨料混凝土轴压短柱的力学性能分析

《圆钢管轻骨料混凝土轴压短柱的力学性能分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第28卷第3期深圳大学学报理工版Vol.28No.32011年5月JOURNALOFSHENZHENUNIVERSITYSCIENCEANDENGINEERINGMay2011文章编号:1000-2618(2011)03-0207-06【土木建筑工程】圆钢管轻骨料混凝土轴压短柱的力学性能分析丁发兴12，应小勇1，余志武1，欧进萍21)中南大学土木建筑学院，长沙410075;2)哈尔滨工业大学土木工程学院，哈尔滨150090摘要:分析现有钢管轻骨料混凝土轴压短柱力学性能实验结果，提出轻骨料混凝土轴对称三轴受压轴向应力-应变关系，应用连续介质力学，确立圆钢管轻骨料混凝土同心圆柱体共同受压时的计

2、算模型，建立了圆钢管轻骨料混凝土组合弹性模量理论计算公式和组合应力-应变关系的理论表达式，编制相应计算程序.结果表明，核心混凝土由于受钢管约束，其纵向应力有较大提高，延性得到显著改善，钢管在为轻骨料混凝土提供径向约束的同时，其纵向应力大幅降低;钢管对轻骨料混凝土的约束效果要低于对普通混凝土的约束效果.通过大量参数分析，得到钢管轻骨料混凝土轴压短柱极限承载力计算公式和组合应力-应变关系全曲线，计算与实验结果吻合良好.关键词:钢管轻骨料混凝土柱;力学性能;弹塑性法;极限承载力;组合应力-应变关系中图分类号:TV398文献标识码:A钢管轻骨料混凝土在大跨度桥梁、高层超高层讨钢管对轻骨料混凝土的约

3、束作用，提出钢管轻骨建筑和高耸结构中具有广阔应用前景，与相同强度料混凝土轴压短柱极限承载力实用计算公式和组合等级的普通钢管混凝土相比，有强度高、延性好、应力-应变全曲线实用计算方法.施工方便等优点，且自重可降低约20%.钢管混凝土力学性能方面的研究较成熟[1-6J•Ghannam等[7J1理论分析进行了钢管轻骨料混凝土轴压短柱和钢管混凝土轴压短柱的对比研究，表明两者的破坏形态基本没有1.1基本假定差异;韦灼彬等[8J在钢管轻集料混凝土轴压短柱实本文基于不同强度等级的混凝土轴对称三轴受验基础上，采用极限平衡法推导极限承载力计算公压应力-应变关系和强度准则[3J根据钢管轻骨料式;李帽昌等[9J

4、在自应力钢管轻骨料混凝土轴压短混凝土轴压短柱力学性能的实验成果[川3]，轻骨料柱实验研究基础上，采用合成法对其进行全过程分混凝土轴对称三轴受压应力-应变关系为析;吉伯海等[1ω]在钢管轻集料混凝土轴压短柱实2，A3克+(B3-1)x_11验研究基础上，采用极限平衡法和合成法对其进行11+2(A-2)x+B'X~1/''飞咽，且飞EEJ33x分析.这些方法尚不能揭示钢管与轻骨料混凝土间y=<'lZ的相互作用.为阐明钢管轻骨料混凝土轴压短柱与lα3(X_1)2+克，X>1钢管混凝土轴压短柱力学性能的差异，笔者在前期研究[3J的基础上，基于轻骨料混凝土轴对称三轴受其中，X=8L,eI8j;Y=σ

5、L，e扩cVσL，e为轻骨料混压应力-应变关系和钢材本构模型，应用连续介质凝土的轴向应力;8L为轻骨料混凝土的轴向应变;力学方法，得到钢管轻骨料混凝土组合应力-应变Ie*为轻骨料混凝土三轴受压的轴向极限强度.考关系全曲线计算公式，并通过对已有钢管轻骨料混虑到轻骨料混凝土的强度包络面要小于普通混凝凝土短柱试验数据[1ω]进行弹塑性全过程分析，探土[叫，参考钢管轻骨料混凝土轴压短柱试验研究收稿日期:2009-11-15;修回日期:2010-11-05基金项目:国家自然科学基金资助项目(50808180);教育部博士点基金资助项目(200805331064)作者简介:丁发兴(1979-)，男(回

6、族)，浙江省瑞安市人，中南大学副教授.E-mail:dinfaxin@mail.csu.edu.cn通讯作者:欧进萍(1959-)，男(汉族)，中国工程院院士，哈尔滨工业大学教授、博士生导师.E-mail:oujinping@dlut.edu.cn208深圳大学学报理工版第28卷[3J成果[1ω]，将Ie*修正为论的基础上，应用连续介质力学，可建立钢管轻骨料混凝土同时受压的同心圆柱体计算模型.Ie*扩~=1+3.0σr.e扩~(2)钢管轻骨料混凝土轴压短柱弹性阶段的组合应8f为轻骨料混凝土轴向峰值应变，力(Ise)-应变关系(8L)为马=sc(1+3。?)儿=E~8L(7)其中，Esc为钢

7、管轻骨料混凝土轴压组合弹性模量，apn,(ζ[1+蚓Al-1)Cic，C)u"Jσ(3))2Esc=(1-ρ)Ee+ρEs+2(ve-VsA3为应力-应变曲线上升段参数，即混凝土弹性模(1-ρ)ρQEs(8)量与峰值割线模量之比，ρ=As/Ase~4t/D为截面含钢率;As和Ase分别为钢A=Al[1+2.4(AI-1)(σr.e扩~)0.5J(4)管截面积和钢管轻骨料混凝土总截面积;t和D分别3为钢管壁厚和外径;Es