圓鋼管混凝土柱側(cè)向偏心沖擊的動力仿真分析

http://www.***.*** -1- 軸壓圓鋼管混凝土柱有限元分析 楊成臣 武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，武漢（430070） e-mail：syncimaster@hotmail.com 摘要：通過優(yōu)選合理的本構(gòu)關(guān)系和單元屬性，對鋼管混凝土柱進行了非線性有限元分析。 其中鋼管采用理想彈塑性本構(gòu)關(guān)系模型，核心混凝土采用約束混凝土本構(gòu)關(guān)系模型。數(shù)值分 析中分析了6個圓鋼管混凝土柱在軸向壓力作用下的靜力性能，分析結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較 好，證實了該模型的合理性，可為今后的分析提供一定的參考。 關(guān)鍵詞：圓鋼管混凝土柱，有限元分析，極限承載力 1.前言 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)已在現(xiàn)代建筑中得到了廣泛的應(yīng)用，其基本力學(xué)性能的研究在國內(nèi)外均 取得了豐富的成果。在非線性數(shù)值分析方面，由于鋼管混凝土是一種組合材料，鋼管與混凝 土的組合作用，以及混凝土本身的本構(gòu)關(guān)

主要研究了空心圓鋼管混凝土柱的抗震延性性能,用有限元軟件abaqus對空心圓鋼管混凝土柱在低周反復(fù)荷載的下受力性能進行了模擬,并繪出它的p-δ的骨架曲線,根據(jù)骨架曲線,提出延性系數(shù)計算模型,并利用簡化模型對空心圓鋼管混凝土柱的延性系數(shù)進行了研究,分別得出了軸壓比、長細比、空心率、鋼材強度、混凝土強度、含鋼率對延性系數(shù)的影響。根據(jù)研究結(jié)果,可以得到空心圓鋼管混凝土柱的延性的變化規(guī)律,這些規(guī)律,為以后的空心鋼管混凝土柱的抗震設(shè)計提供了參考和依據(jù)。

鋼管混凝土是指將混凝土填入鋼管內(nèi)而形成的構(gòu)件,一般都不再配鋼筋,只在極少數(shù)的情況下,例如柱子承受很大的壓力,或壓力小而彎矩大時,則在管內(nèi)配置縱向鋼筋和箍筋,可以追溯到19世紀(jì)80年代,如1879年,英國賽文(seven)鐵路橋的建造中采用了鋼管橋墩,在管中灌入混凝土,以防鋼管內(nèi)壁銹蝕,并承受壓力。

通過12根frp-圓鋼管混凝土試件和1根圓鋼管混凝土對比試件的抗剪試驗,研究環(huán)向包裹frp布時圓鋼管混凝土柱的受剪性能,分析了剪跨比、軸壓比、含鋼率、混凝土強度、frp布層數(shù)等對frp-圓鋼管混凝土柱受剪性能的影響。研究結(jié)果表明,從開始加載至frp布斷裂,frp布和鋼管保持協(xié)同工作,frp-圓鋼管混凝土柱具有良好的變形能力。剪跨比和含鋼率顯著影響frp-圓鋼管混凝土柱的受剪承載力,frp-圓鋼管混凝土柱受剪承載力隨剪跨比的增大而減小,隨含鋼率的增大而增大。增加frp布層數(shù)、提高混凝土強度和增大軸壓比均可小幅度提高frp-圓鋼管混凝土柱的受剪承載力。在試驗研究的基礎(chǔ)上,提出了frp-圓鋼管混凝土柱受剪承載力計算式,得出的計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好。

cfrp-圓鋼管混凝土柱偏壓試驗研究——通過對l6根cfrp一圓鋼管混凝土偏壓柱試驗為基礎(chǔ)，研究cfrp一圓鋼管混凝土偏壓柱的受力性能，分析了偏壓柱承栽力的主要影響因素長細比和偏心率對cfrp一圓鋼管混凝土偏壓柱承載力的影響。鋼管和cfrp可以保持協(xié)同工作。

通過對5根10至23.8米高的圓鋼管混凝土柱的施工,敘述了圓鋼管混凝土柱的制作、吊裝、安裝、對接以及鋼管內(nèi)的混凝土灌注等方面的施工方法,積累了一些有關(guān)圓鋼管混凝土柱方面的施工經(jīng)驗。同時總結(jié)了圓鋼管混凝土柱施工時應(yīng)注意的質(zhì)量安全問題。

為研究圓鋼管混凝土柱在火災(zāi)下的溫度分布及火災(zāi)后的力學(xué)性能,利用有限元軟件abaqus對火災(zāi)下圓鋼管混凝土柱溫度場進行計算和分析.分析結(jié)果表明,砂漿保護層的存在對內(nèi)部鋼管和混凝土有效地起到了阻火、隔熱作用.采用有關(guān)試驗數(shù)據(jù)與計算結(jié)果進行了對比,證明使用abaqus進行截面溫度場的計算具有足夠的精度,其方法是切實可行的.

比較了圓鋼管混凝土柱和鋼筋混凝土柱、鋼柱的基本工作原理、力學(xué)性能以及施工工藝,充分展示了圓鋼管混凝土柱的優(yōu)越性及其廣泛的應(yīng)用前景。

低速側(cè)向沖擊下鋼管混凝土柱撓度研究——從實驗研究及數(shù)值分析兩個方面對鋼管混凝土柱在側(cè)向沖擊荷載作用下的橫向撓度和撓曲線進行了實際測試和計算機仿真。采用落錘沖擊實驗，測定了試件的跨中最終撓度隨沖擊能量e、套箍系數(shù)、約束類型的變化數(shù)據(jù)，討論了變化...

為研究鋼管混凝土柱在側(cè)向沖擊荷載作用下的受力性能,通過對圓鋼管混凝土柱進行橫向落錘沖擊試驗,獲得柱在沖擊荷載作用下的破壞形態(tài)、整體變形和應(yīng)變分布規(guī)律,分析了沖擊力和試件跨中撓度時程曲線的特征;并通過有限元分析,研究了鋼材和混凝土強度等參數(shù)對圓鋼管混凝土柱力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明:在試驗參數(shù)范圍內(nèi),隨著沖擊能量的增加,試件沖擊力峰值、跨中撓度峰值、沖擊持續(xù)時間增加;含鋼率較大試件的沖擊力峰值和沖擊力平臺值較大,跨中撓度峰值較小、沖擊持續(xù)時間較短;鋼材屈服強度對試件抗沖擊性能的影響較大,而混凝土抗壓強度對試件抗沖擊性能的影響則相對較小。

側(cè)向沖擊作用下圓鋼管混凝土構(gòu)件的數(shù)值模擬分析——摘要：首先利用ls—dyna程序?qū)σ粓A鋼管混凝土構(gòu)件落錘沖擊試驗進行數(shù)值模擬；然后對1根兩端固支的鋼管混凝土構(gòu)件在側(cè)向沖擊作用下的動力響應(yīng)進行分析，模擬過程中混凝土采用能較好模擬復(fù)雜試驗結(jié)果的concrete...

鋼管混凝土柱偏心率影響分析——通過對3根不同偏心率的鋼管混凝土的受壓試驗進行試驗分析與理論研究，深入探討了不同偏心率對柱子極限承載力和變形能力的影響，得出了隨著偏心率的增大，鋼管對混凝土的約束作用減弱的結(jié)論。

提出圓鋼管混凝土柱-鋼梁帶軟鋼段節(jié)點,采用有限元軟件ansys對其受力性能進行了非線性有限元分析,結(jié)果表明:圓鋼管混凝土柱-鋼梁帶軟鋼段節(jié)點是一種理想的抗震耗能節(jié)點,并給出了軟鋼段起點至加強環(huán)邊緣距離的合理取值范圍。

研究配筋圓鋼管混凝土軸壓短柱火災(zāi)后剩余承載力。利用abaqus有限元分析軟件建立了iso-834標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線升溫作用下配筋圓鋼管混凝土短柱溫度場模型,基于溫度場分析結(jié)果建立了配筋圓鋼管混凝土軸壓短柱力學(xué)分析模型,利用以往試驗結(jié)果對模型進行了驗證,計算結(jié)果與實驗結(jié)果吻合良好。在此基礎(chǔ)上進行了火災(zāi)后配筋圓鋼管混凝土軸壓短柱剩余承載力參數(shù)分析,選用的參數(shù)包括:升溫時間、混凝土強度、鋼管強度、鋼筋強度、含鋼率、配筋率、構(gòu)件截面尺寸等。研究結(jié)果表明:在本次參數(shù)范圍內(nèi),在其它條件相同的情況下,與常溫下的承載力相比,受火時間越長,截面尺寸越小,構(gòu)件火災(zāi)后剩余承載力的損失越高。結(jié)果可供有關(guān)鋼管混凝土工程火災(zāi)后修復(fù)加固參考。

http://www.***.*** -1- 火災(zāi)下圓鋼管混凝土柱非線性有限元分析1 丁發(fā)興*，余志武，蔣麗忠 (中南大學(xué)土木建筑學(xué)院，湖南長沙410075) *e-mail:dinfaxin@mail.csu.edu.cn 摘要：本文首先提出了合理的火災(zāi)下鋼管混凝土拉、壓材料數(shù)值熱-力耦合本構(gòu)模型及相應(yīng) 的計算方法；然后基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)，推導(dǎo)了火災(zāi)下u.l.列式虛功增量方程，采用非線性 梁單元理論，給出了火災(zāi)下鋼管混凝土柱非線性有限元方程組的求解方法，編制了非線性有 限元程序nacfstlf；最后對已有火災(zāi)下鋼管混凝土柱的試驗資料進行雙重非線性有限元 分析并考察了鋼管混凝土柱初始缺陷對其抗火性能的影響。結(jié)果表明：火災(zāi)下鋼管混凝土柱 的軸向變形-火災(zāi)時間曲線的計算結(jié)果基本上反映了鋼管混凝土柱的變形特性，而計算的耐 火極限基本上是試驗結(jié)果

第29卷第5期建　筑　結(jié)　構(gòu)　學(xué)　報vol129,no15 2008年10月journalofbuildingstructuresoct12008 文章編號:100026869(2008)0520020214 rc梁2圓鋼管混凝土柱節(jié)點環(huán)梁承載力設(shè)計方法 方小丹 1 ,黃圣鈞 1 ,李少云 2 ,錢稼茹 3 ,周棟梁 3 (1.華南理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院,廣東廣州510640;2.廣州翰華建筑設(shè)計公司,廣東廣州510630; 3.清華大學(xué)土木工程系,北京100084) 摘要:結(jié)合靜載、低周往復(fù)及擬動力等歷次環(huán)梁節(jié)點的試驗結(jié)果,總結(jié)了環(huán)梁節(jié)點的破壞形態(tài),提出了基于試件破壞面極限 平衡的節(jié)點環(huán)梁承載力設(shè)計方法。該方法綜合考慮了環(huán)梁環(huán)筋和箍筋的相互作用及框架梁、環(huán)梁截面尺寸的影響。利用 三維有限元分析

RC梁_圓鋼管混凝土柱節(jié)點環(huán)梁承載力設(shè)計方法

對四個圓形截面鋼管混凝土柱在純扭和壓扭荷載作用下的滯回性能進行了試驗研究,將試驗所測得的扭矩-扭轉(zhuǎn)角滯回曲線與采用分層筒模型計算的理論結(jié)果進行了對比,結(jié)果表明分層筒模型在分析圓鋼管混凝土柱在純扭和壓扭往復(fù)荷載作用下的受力性能時具有較高的精度?；诜謱油材Ｐ?對鋼管混凝土柱在純扭和壓扭荷載作用下的軸力和扭矩分配,應(yīng)變變化規(guī)律和主要影響參數(shù)進行了較為詳細的分析和討論。最后采用回歸方法,基于大量理論計算結(jié)果提出了鋼管混凝土柱的抗扭承載力和軸力-抗扭承載力相關(guān)關(guān)系簡化計算公式,可適用于實際工程設(shè)計。

將圓鋼管混凝土視為統(tǒng)一材料(復(fù)合材料),利用處于平面應(yīng)變狀態(tài)下的平衡方程,推導(dǎo)出嚴(yán)格滿足應(yīng)力、應(yīng)變邊界條件下的理論解。該理論解可以定量分析鋼管混凝土柱的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài),及其相應(yīng)的有效模量(又稱組合模量)和極限強度。根據(jù)理論解,套箍效應(yīng)和極限強度不但與鋼管、核心混凝土的泊松比有關(guān),還與其彈性模量、組合材料的面積率有關(guān)。并通過實例將理論解和試驗數(shù)據(jù)進行了對比,結(jié)果非常吻合。

空心圓鋼管混凝土柱延性系數(shù)的研究(20201020164032)

為研究鋼梁-圓鋼管混凝土柱穿心連接的抗震性能,進行了3個大尺寸鋼梁根部翼緣不處理的標(biāo)準(zhǔn)型、翼緣削弱型及翼緣擴大型節(jié)點試件的擬靜力試驗。試驗結(jié)果表明:試件的破壞形態(tài)為鋼梁根部坡口焊縫與鋼管之間開裂,鋼梁端部翼緣局部屈曲;鋼梁懸臂端的極限位移角達0.04左右;鋼梁固端彎矩-懸臂端轉(zhuǎn)角滯回曲線飽滿;翼緣削弱型試件的極限承載力為標(biāo)準(zhǔn)型試件的78%。建議在抗震設(shè)計的建筑工程中,鋼梁-圓鋼管混凝土柱可采用梁端部翼緣不處理的標(biāo)準(zhǔn)型穿心連接。

圓鋼管混凝土偏壓柱的力學(xué)性能