軸壓空心圓鋼管混凝土短柱的彈—黏塑性分析

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1、理論研究軸壓空心圓鋼管混凝土短柱的彈一黏塑性分析2010年第4期軸壓空心圓鋼管混凝土短柱的彈一黏塑性分析李靜翟澤冰(江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院，江西南昌330029)【摘要】利用Pe~yna提出的三向應(yīng)力狀態(tài)下的彈一黏塑性本構(gòu)模型，通過引入雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論，對(duì)空心圓鋼管混凝土軸壓短柱的核心混凝土進(jìn)行了彈一黏塑性承載力分析，提出了空心圓鋼管混凝土軸壓短柱的極限承載力計(jì)算公式，與文獻(xiàn)資料的試驗(yàn)結(jié)果作了比較，驗(yàn)證了理論公式的正確性。分析了混凝土的黏性、混凝土的拉壓強(qiáng)度比以及中間主應(yīng)力對(duì)圓鋼管混凝土柱承載力的影響，該結(jié)果可為鋼管混凝土柱的承載力分析計(jì)算提供了一定的理論依

2、據(jù)?！娟P(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)工程；圓鋼管混凝土；彈一黏塑性；雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論【I)OI編碼】10．3969~．issn．1008—1305．2010．04．011【中圖分類號(hào)】TU398【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1008—1305(2010)04—0030—051引言2空心圓鋼管混凝土軸壓短柱的彈一黏塑性分析已有研究l1表明，與純鋼構(gòu)件或純鋼筋混凝土構(gòu)件相比，中空夾層鋼管混凝土構(gòu)件由于內(nèi)外鋼2．1雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論管對(duì)核心混凝土的環(huán)箍作用，約束了核心混凝土的統(tǒng)一強(qiáng)度理論是20世紀(jì)90年代俞茂宏提出的橫向變形，使核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，大大一個(gè)新的強(qiáng)度理論，其表達(dá)

3、式若用材料的剪切強(qiáng)度提高了其抗壓能力，同時(shí)還改善了核心混凝土的變C。和內(nèi)摩擦角及主應(yīng)力。、：、表示則為形能力，使核心混凝土從一種脆性材料變成了一種塑性材料。F一(6+)=鬻本文利用Perzyna提出的三向應(yīng)力狀態(tài)下的彈0"2≤1(cr2+cr3)一(1一cr3)(1a)一黏塑性本構(gòu)模型，引入雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論，對(duì)1空心圓鋼管混凝土軸壓短柱的核心混凝土進(jìn)行了b(一篙彈一黏塑性承載力分析，提出了空心圓鋼管混凝土軸壓短柱的極限承載力計(jì)算公式，與文獻(xiàn)資料2≥÷(2+3)一(。一3)(1b)的試驗(yàn)結(jié)果作了比較，驗(yàn)證了理論公式的正確其中：=(1一sin~)／(1+sin

4、)，為材料的拉壓性。分析了混凝土的黏性、混凝土的拉壓強(qiáng)度比比，b(o≤b≤1)為中間主應(yīng)力影響系數(shù)，b實(shí)際上以及中間主應(yīng)力對(duì)圓鋼管混凝土柱承載力的影也是一個(gè)選用不同強(qiáng)度準(zhǔn)則的參數(shù)，當(dāng)b=0時(shí)為響，該結(jié)果為鋼管混凝土柱的承載力分析計(jì)算提供了一定的理論依據(jù)，對(duì)工程設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。作者簡(jiǎn)介：李靜(1982年一)，女，陜西寶雞人，碩士?！?0·理論研究軸壓空心圓鋼管混凝土短柱的彈一黏塑性分析2010年第4期Mohr—Coulomb準(zhǔn)則，當(dāng)b=1時(shí)為雙剪強(qiáng)度理論。核心混凝土的泊松比從0．167逐漸接近0．5，而鋼當(dāng)=1；b=0，1，0．5時(shí)，分別得到Tresc

5、a屈服準(zhǔn)管的泊松比卻基本上保持不變。在這過程中，混凝則、雙剪屈服準(zhǔn)則和Mises屈服準(zhǔn)則的線性逼近。土的彈性模量發(fā)生了很大的變化，而鋼材的彈性模2．2空心圓鋼管混凝土軸壓短柱的彈一黏塑性量基本保持不變。分析將空心鋼管混凝土的核心混凝土看成是厚壁圓文獻(xiàn)[1]、文獻(xiàn)[2]均表明，在彈性范圍筒分析，對(duì)于長(zhǎng)圓筒，認(rèn)為圓筒處于平面應(yīng)變狀內(nèi)，中空夾層鋼管混凝土構(gòu)件的內(nèi)外鋼管對(duì)核心混態(tài)。在軸力Ⅳ作用下，混凝土受均勻外壓P，作用，凝土的約束作用基本一致。隨著軸向壓力的增大，均勻內(nèi)壓P2作用(圖1)。、、，、、分別為徑向正應(yīng)力、g,N——材料黏性系數(shù)；正應(yīng)力、徑向正應(yīng)變、環(huán)

6、向正應(yīng)變及徑向位移。由——應(yīng)力函數(shù)；式(1a)及式(1b)，并弓lmr)稱平面應(yīng)變問題的控制方時(shí)取m=1)，可得屈服函數(shù)為一+二：O(6)-t-tT一Ic0≥00"r式式中中一，，p了，。u㈩st特㈩×㈩()：+咖zJf]~=J變一率提出來?的?：彈Pe：三I向?qū)\的黏塑性應(yīng)(1一。in~ot)(rsin+c。。)一黏塑性本構(gòu)關(guān)系：一————————=+爭(zhēng)+(FOF(5)=(／-)=(一，)+(1+sisimp‘(1一simpI)一C,cos~‘(1+sincpI)．，rO當(dāng)F≤0(8a)咖(F)={。L西(F)當(dāng)F>0(1+sin~o,)≥一in+Cs式中

7、E——彈性模量；——泊松比；(8b)式中G——材料的剪切模量。S——應(yīng)力偏量變化率；·3l·理論研究軸壓空心圓鋼管混凝土短柱的彈一黏塑性分析2010年第4期設(shè)r：rs為彈黏塑性邊界，在彈性區(qū)(r≥在r=rs處，解應(yīng)滿足屈服條件，即rs)的解’為2：一2s?1n+CIc?osI一鑫丁+％把式(9a)、式(9b)代入上式得(9a)A(f)sin+：Ccc0s(18)r一一是丁+％孚丁聯(lián)立式(14)和式(16)得(9b))_clc0t(19a)u=[(1—2g)rA(】(9c))=sintptr,去(19b)邊界條件為or，j=0，即由式(10)、式(15)、式

8、(17)和式Ir。(19a)、式(19b)可求得系數(shù)(t)，B(t