壓彎作用下鋼管混凝土短柱受剪承載力可靠度分析

為檢驗(yàn)型鋼-鋼管混凝土短柱軸壓承載力計(jì)算公式的可靠性,根據(jù)gb50068—2001《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》,采用monte-carlo模擬法對(duì)組合柱軸壓承載力計(jì)算公式進(jìn)行可靠度分析,研究了可變荷載類型、荷載效應(yīng)比、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、套箍系數(shù)及配骨指標(biāo)對(duì)組合柱軸壓承載力可靠度指標(biāo)的影響。分析結(jié)果表明:在所研究的參數(shù)范圍內(nèi),型鋼-鋼管混凝土短柱軸壓承載力可靠度指標(biāo)隨可變荷載組合類型的變化而變化,隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高和鋼管壁厚的減小而增大,配骨指標(biāo)對(duì)組合柱軸壓承載力可靠度指標(biāo)的影響不明顯,隨荷載效應(yīng)比的增大可靠度指標(biāo)呈先增加后降低的趨勢(shì);除個(gè)別公式外,各計(jì)算公式基本滿足統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對(duì)延性構(gòu)件可靠度指標(biāo)的要求。

第28卷第10期 2010年10月 河南科學(xué) henanscience vol.28no.10 oct.2010 收稿日期：2010-06-21 基金項(xiàng)目：河南省創(chuàng)新型科技人才隊(duì)伍建設(shè)工程（074100510021）；建工規(guī)范專項(xiàng)研究 作者簡(jiǎn)介：李平先（1962-），男，河南鞏義人，教授，博士，主要從事水工混凝土結(jié)構(gòu)基本理論與耐久性的研究. 文章編號(hào)：1004-3918（2010）10-1282-02 鋼筋混凝土短梁受剪承載力可靠度分析 李平先，劉利亞，李甲甲 （鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，鄭州450002） 摘要：采用結(jié)構(gòu)可靠度理論jcss方法評(píng)價(jià)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（gb50010－2002）中鋼筋混凝土短梁受剪承載力 計(jì)算方法.結(jié)果表明，規(guī)范中的計(jì)算方法均滿足建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（gb50011－2001）規(guī)定的目標(biāo)可靠指 標(biāo)的要

為了深入研究鋼管高強(qiáng)混凝土軸壓短柱破壞模式與破壞機(jī)理,提出適合鋼管高強(qiáng)混凝土軸壓短柱極限承載力計(jì)算方法,針對(duì)圓鋼管高強(qiáng)混凝土軸壓短柱大都發(fā)生剪切破壞這一典型現(xiàn)象,引入莫爾-庫侖強(qiáng)度理論,從理論上分析其發(fā)生剪切破壞的原因和受力機(jī)理,并從剪切破壞的角度提出了鋼管高強(qiáng)混凝土軸壓短柱承載力計(jì)算方法。利用基于圓鋼管高強(qiáng)混凝土軸壓短柱試驗(yàn)研究和有限元分析回歸得到的處于復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)中的鋼管縱向應(yīng)力σv-縱向應(yīng)變?chǔ)抨P(guān)系曲線和鋼管橫向應(yīng)力σh-縱向應(yīng)變?chǔ)抨P(guān)系曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式,得到了鋼管高強(qiáng)混凝土軸壓短柱承載力包絡(luò)線的簡(jiǎn)化計(jì)算方法,簡(jiǎn)化計(jì)算曲線與試驗(yàn)曲線吻合良好,可用于分析鋼管高強(qiáng)混凝土軸壓短柱的受剪承載力。

為研究鋼管混凝土短柱軸心受壓承載力與鋼管的作用,通過理論分析,建立了鋼管約束承載力提高系數(shù)λ與套箍指標(biāo)、鋼管縱向應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)力的關(guān)系。通過對(duì)124根軸心受壓鋼管混凝土短柱試驗(yàn)結(jié)果的分析,建立了λ與套箍指標(biāo)和鋼管屈服強(qiáng)度的關(guān)系式,提出了引入λ的鋼管混凝土短柱軸心受壓承載力計(jì)算公式。公式反映了鋼管的直接承載作用和約束作用的大小,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果符合良好。

在4種無初應(yīng)力的啞鈴型鋼管混凝土柱極限承載力計(jì)算方法的基礎(chǔ)上,引入考慮初應(yīng)力影響的折減系數(shù),得到了考慮初應(yīng)力影響的啞鈴型鋼管混凝土短柱軸壓極限承載力的計(jì)算公式;通過合理地考慮中間主應(yīng)力和材料拉壓比對(duì)啞鈴型鋼管混凝土短柱軸壓極限承載力的影響,提出了一種新的基于雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論的計(jì)算方法。將各種計(jì)算方法的計(jì)算值與試驗(yàn)值進(jìn)行比較,驗(yàn)證了本文計(jì)算公式的合理性,并分析了各種方法的基本特點(diǎn),可供工程應(yīng)用參考。

cfrp-鋼管混凝土軸壓短柱承載力分析 笫23卷第1期vo1.23no.1 2006年1月jan.2006 工程 eng眥ering 力學(xué) mechanics149 文章編號(hào):1000.4750(2006)01.0149.05 cfrp一鋼管混凝土軸壓短柱承載力分析 顧威,趙穎華,尚東偉2 (1.大連海事大學(xué)交通工程與物流學(xué)院,大連116026:2.沈陽市建筑研究院,沈陽 110016) 摘要:對(duì)cfrp.鋼管混凝土軸壓短柱這種新型構(gòu)件的受力性能進(jìn)行了理論分析,提 出了此類構(gòu)件承載力計(jì)算的 基本假定;采用極限平衡法,推導(dǎo)出鋼管屈服時(shí)構(gòu)件承載力和碳纖維片拉斷時(shí)構(gòu)件 極限承載力的解析計(jì)算式;對(duì) 8根cfrp-鋼管混凝土軸壓短柱和4根鋼管混凝土柱的極限承載力進(jìn)行試驗(yàn)研究, 并將解析分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 比較,證明了提出的解析計(jì)算式的正確性

異形鋼管混凝土短柱軸壓承載力的計(jì)算分析

針對(duì)鋼管混凝土短柱軸壓狀態(tài),考慮屈服時(shí)鋼管豎向應(yīng)力對(duì)承載力的貢獻(xiàn),采用厚壁圓筒理論和雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論,對(duì)鋼管進(jìn)行極限承載力分析;對(duì)混凝土采用drucker-prager屈服理論進(jìn)行鋼管約束下的承載力的計(jì)算分析,兩者疊加得到鋼管混凝土的極限承載力計(jì)算公式,并與現(xiàn)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果吻合良好,為圓鋼管混凝土軸壓短柱極限承載力的計(jì)算提供了一種新的方法.

在統(tǒng)一強(qiáng)度理論的基礎(chǔ)上,對(duì)配有縱向鋼筋和箍筋的圓鋼管混凝土短柱軸心受壓時(shí)的受力性能進(jìn)行了分析;考慮了鋼管和箍筋對(duì)混凝土的約束作用,推導(dǎo)出了配筋圓鋼管混凝土短柱的軸壓承載力計(jì)算公式;分析了中間主應(yīng)力、鋼管徑厚比和體積配箍率對(duì)承載力的影響。將公式的計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,二者吻合較好。結(jié)果表明:統(tǒng)一強(qiáng)度理論對(duì)于配筋圓鋼管混凝土軸壓短柱的理論計(jì)算有非常好的適用性,為配筋鋼管混凝土柱的分析計(jì)算提供了一定的理論依據(jù)。

由于異形鋼管混凝土特殊的優(yōu)點(diǎn)(經(jīng)濟(jì)美觀,施工方便,承載力強(qiáng)、延性與韌性好)和應(yīng)用的廣泛(高層建筑和橋梁等一些承重結(jié)構(gòu)),但是目前主要是對(duì)異形鋼管混凝土柱工作機(jī)理和力學(xué)性能方面的研究,以及約束拉桿、隔板、勁肋等對(duì)異形鋼管混凝土柱承載力及穩(wěn)定性的影響,對(duì)t形鋼管混凝土的軸壓承載力計(jì)算方法還是研究的比較少的.本文主要是對(duì)t形鋼管混凝土短柱軸壓承載力計(jì)算方法的歸納總結(jié),通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)來分析文獻(xiàn)中提出的異形鋼管混凝土短柱軸壓承載力計(jì)算公式的準(zhǔn)確性.

在給定的混凝土、鋼材和鋼筋三軸本構(gòu)關(guān)系模型的基礎(chǔ)上,應(yīng)用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的方法,對(duì)配筋鋼管混凝土柱常溫下的力學(xué)性能進(jìn)行了分析,導(dǎo)出配筋鋼管混凝土柱承載力的理論計(jì)算公式,并用文獻(xiàn)中的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)公式進(jìn)行校核,符合良好。

圓形鋼管混凝土柱在偏心受壓時(shí)產(chǎn)生套箍效應(yīng),使得其結(jié)構(gòu)承載能力大大提升,其結(jié)構(gòu)也被廣泛的應(yīng)用。文章在前人研究成果的基礎(chǔ)上,研究鋼管及管內(nèi)混凝土受力情況,并推導(dǎo)材料力學(xué)公式,提出了圓形鋼管混凝土短柱偏壓承載力簡(jiǎn)易計(jì)算公式,從而使圓形鋼管混凝土短柱偏心受壓承載力的計(jì)算簡(jiǎn)單方便。

采用統(tǒng)一強(qiáng)度理論,對(duì)方鋼管混凝土短柱的核心混凝土有效約束區(qū)和非有效約束區(qū)進(jìn)行受力分析,通過方鋼管的寬厚比對(duì)方鋼管與核心混凝土間的約束效應(yīng)進(jìn)行控制,提出了方鋼管混凝土短柱軸壓極限承載力的計(jì)算公式,并對(duì)其影響因素進(jìn)行了分析。然后將其推廣到不同截面形式的鋼管混凝土短柱軸壓極限承載力的計(jì)算中,將計(jì)算值與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了公式的合理性。該研究為鋼管混凝土短柱承載力的研究提供了一定的理論依據(jù)。

配筋鋼管混凝土短柱軸心承載力試驗(yàn)研究——通過對(duì)配筋鋼管混凝土短柱進(jìn)行軸壓試驗(yàn)，對(duì)其在軸心荷載作用下的承載力進(jìn)行了研究，對(duì)影響其承載力的各種因素進(jìn)行了分析，并給出了配筋鋼管混凝土的適用條件及設(shè)計(jì)建議，為其工程應(yīng)用提供了參考。

用試驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算方法研究了普通方鋼管混凝土柱的軸壓承載能力。設(shè)計(jì)了2種復(fù)合截面方鋼管混凝土短柱,與普通方鋼管混凝土短柱做了對(duì)比軸壓試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,在受壓柱變形的過程中,加勁肋有效地抵抗了管壁的屈曲,加肋復(fù)合方鋼管混凝土柱的軸壓承載力有明顯提高。用數(shù)值方法對(duì)加肋復(fù)合方鋼管混凝土柱的軸力應(yīng)變?nèi)^程進(jìn)行了計(jì)算。計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。提出了軸壓承載力的簡(jiǎn)化計(jì)算方法。加勁肋是提高方鋼管混凝土柱承載力的有效途徑。

列舉了國內(nèi)外規(guī)范中圓鋼管混凝土短柱軸壓承載力的設(shè)計(jì)公式,分別從適用范圍、套箍約束作用和公式的理論基礎(chǔ)等角度,分析其差異性,并通過具體試驗(yàn)算例進(jìn)行對(duì)比研究.研究結(jié)果表明,不同國家規(guī)范中的表達(dá)式與關(guān)鍵參數(shù)都有明顯的差異,且通過比較可知國外規(guī)范中的計(jì)算結(jié)果相比于試驗(yàn)結(jié)果都偏于保守,中國的3部規(guī)范與其他國家的規(guī)范相比試驗(yàn)結(jié)果更加吻合.

通過對(duì)配筋鋼管混凝土短柱進(jìn)行軸壓試驗(yàn),對(duì)其在軸心荷載作用下的承載力進(jìn)行了研究,對(duì)影響其承載力的各種因素進(jìn)行了分析,并給出了配筋鋼管混凝土的適用條件及設(shè)計(jì)建議,為其工程應(yīng)用提供了參考。

采用ansys有限元程序模擬分析薄壁型鋼管混凝土組合柱壓彎承載力極限值,與有關(guān)試驗(yàn)值和規(guī)程計(jì)算值比較表明,精度較高。通過對(duì)2個(gè)系列共16個(gè)組合柱試件的非線性有限元分析,探討了薄壁型鋼管厚度和荷載偏心距對(duì)組合柱壓彎承載力的影響機(jī)理,得出的結(jié)論可供工程設(shè)計(jì)和施工參考。

基于隨機(jī)有限元的可靠度研究方法對(duì)鋼管混凝土軸心受壓短構(gòu)件進(jìn)行了可靠度分析,分析結(jié)果表明:在各隨機(jī)變量中,材料彈性模量對(duì)鋼管混凝土軸心受壓短柱可靠度指標(biāo)影響最大,幾何尺寸隨機(jī)變量次之。

鋼管初應(yīng)力對(duì)鋼管混凝土力學(xué)性能影響一直是眾所關(guān)注的問題之一。首先進(jìn)行了鋼管初應(yīng)力對(duì)方鋼管混凝土壓彎構(gòu)件力學(xué)性能影響的試驗(yàn)研究,然后對(duì)考慮鋼管初應(yīng)力影響時(shí),圓形和方形鋼管混凝土壓彎構(gòu)件的荷載變形關(guān)系曲線進(jìn)行了理論分析,計(jì)算結(jié)果得到試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上,分析了初應(yīng)力系數(shù)、構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比、截面含鋼率,荷載偏心率、鋼材和混凝土的強(qiáng)度等因素的影響規(guī)律,最終提出考慮初應(yīng)力影響時(shí),圓形和方形鋼管混凝土壓彎構(gòu)件承載力的實(shí)用驗(yàn)算方法

矩形鋼管混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)域受剪承載力分析

鋼管混凝土柱局部承載力分析——利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件局部受壓承載力的影響因數(shù)進(jìn)行分析，得出核心混凝土強(qiáng)度是影響構(gòu)件承載力的主要因數(shù)，其次是強(qiáng)度提高系數(shù)，最小的是套箍指標(biāo)。