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《矩形鋼管混凝土構件基本剪切性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在工程資料-天天文庫。
1、鐵道建筑2010年第3期RailwayEngineering109文章編號：1003—1995(2010)03—0109—03矩形鋼管混凝土構件基本剪切性能研究史艷莉，陳宇超，王文達(1．蘭州理工大學土木工程學院，蘭州730050；2．遼東學院城市建設學院，遼寧丹東118001)摘要：基于ABAQUS軟件，建立了圓形及矩形鋼管混凝土構件純剪時的數值模型，并經圓形及方形構件純剪試驗結果對理論模型進行了驗證，對矩形截面鋼管混凝土構件純剪受力下的力學性能進行了參數分析，建議了矩形鋼管混凝土構件純剪受力下極限抗剪承載力的計算公
2、式。關鍵詞：矩形鋼管混凝土純剪力學性能數值模擬參數分析中圖分類號：TU398文獻標識碼：A目前，對矩形鋼管混凝土構件軸壓、壓彎、純彎等中其彈性模量可定義為10MPa，泊松比為0．0001。荷載作用下的力學性能和設計方法的研究較多¨。，對1．2單元模型、接觸模型及網格劃分其在橫向受剪情況下的設計方法很少見報道，對鋼管混凝土、鋼管、加載板三者均采用8節(jié)點縮減積分混凝土剪切性能的研究主要集中在圓形截面和方形截格式的C3D8三維實體單元。鋼管和核心}昆凝土之間面構件方面，如文獻[4]進行了圓形鋼管混凝土構件的接觸考慮法向接觸，
3、采用大剛度接觸單元來模擬，切的剪切試驗研究，文獻[5]進行了18個圓鋼管混凝士向接觸采用庫倫摩擦來模擬。鋼管及混凝土與加試件和11個方鋼混凝士試件的剪切試驗研究。載板均采用綁定約束，保證加載板和混凝土在接觸面本文基于ABAQUS軟件分別建立了圓形、方形及上位移一致。網格劃分采用網格試驗的方法來確定合矩形鋼管混凝土構件橫向受剪時的三維有限元數值分理的網格密度。典型的矩形鋼管混凝土構件橫向受力析模型，并基于此理論模型，進行了108個矩形鋼管混分析的有限元模型見圖1。凝土構件純剪受力時的參數分析，得到了各主要參數對其荷載一變
4、形曲線的影響規(guī)律。1有限元模型的建立固定邊1．1材料模型界條件建立矩形鋼管混凝土構件在橫向剪切時有限元模型時，合理的材料模型是數值模擬成功與否的關鍵。圖l矩形鋼管混凝士構件純剪有限元網格及邊界條件本文在建立其ABAQUS有限元模型時，鋼管采用彈塑1．3荷載施加及邊界條件性材料模型，其中低碳軟鋼的應力一應變關系采用二矩形鋼管混凝土構件純剪模型試件通過施加橫向次塑流模型，高強鋼材則采用線性強化模型，具體表達位移進行求解，位移荷載施加分為強軸和弱軸兩個方式見文獻[1]。核心混凝土采用ABAQUS中的混凝土向，橫向位移施加于加
5、載板頂端，底端采用固定約束。塑性損傷模型，混凝土單軸受壓等效應力一應變關系典型的構件荷載及邊界條件施加模式見圖1。采用文獻[1]中表達式，混凝土受拉時的軟化性能采用ABAQUS中提供的應力一斷裂能表達式。構件2模型驗證兩端的加載板是為避免加載過程中產生應力集中而設由于未搜集到矩形鋼管混凝土構件純剪試驗數的，加載板定義為不可變形的彈性材料，在有限元模型據，圖2和圖3中僅給出了部分圓形和方形鋼管混凝土純剪構件試驗結果的荷載一變形(P一△)全過收稿日期：2009-07—30；修回日期：2009—12-12程曲線對比。其中，P
6、為剪力，△為試件變形?？梢?，基金項目：甘肅省高等學校研究生導師科研項目計劃(0703B-05)蘭州理工大學博士基金(SB04200801)。理論計算與試驗結果總體上吻合較好，部分存在一定作者簡介：史艷莉(1977一)，女，河北涿州人，講師，碩士。差異，主要原因是鋼管混凝土構件純剪受力試驗的實ll0鐵道建筑March，2010注：D為圓形試件截面直徑，t為鋼管壁厚為鋼材屈服強度為混凝土強度，m為剪跨比。圖2圓形鋼管混凝土構件橫向受剪時理論與試驗P一△關系曲線比較注：為方鋼管構件截面邊長。圖3方形鋼管混凝土構件橫向受剪時理
7、論與試驗P一△關系曲線比較際邊界條件與理論模型的邊界條件之間有一定的差獻[1]對圓形及方形鋼管混凝土受剪分析表明，剪跨異，使試驗測試得到的試件剛度小于理論計算結果。比m≤0．2(剪跨比定義為m=L／D或L／B，其中，工為試件長度，D為圓試件截面直徑，曰為方試件截面邊3典型破壞模態(tài)分析長)時，構件為剪切破壞；0．2≤m≤0．4時，構件為彎剪由圖4(a)可見，矩形鋼管混凝土強軸方向受剪時破壞；m>0．4時，構件為彎曲破壞。所以，本文分析時角點的主應力分布較其它位置集中，非受剪面比直接試件的剪跨比均取m=0．2。圖5給出了各
8、主要參數受剪面主應力大，構件屈服時非受剪面向外翹起。圖對矩形鋼管混凝土構件繞強軸純剪受力時的Jr一關4(b)為弱軸方向受剪情況，同樣可以看到角點處主應系全曲線的部分影響規(guī)律-，。力較為集中，弱軸方向受剪時非受剪面主應力大于受各主要參數的影響規(guī)律歸納如下：剪面主應力，屈服時非受剪面向外翹起，且非受剪面翹1)鋼材強度()。圖5(a)給
