圆中空夹层钢管混凝土抗弯承载力分析

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1、低温建筑技术2012年第l2期(总第174期)圆中空夹层钢管混凝土抗弯承载力分析张栋，刘清，刘耘(新疆大学建筑工程学院，乌鲁木齐830047)【摘要】运用ANSYS对软件单调竖向荷载作用下圆中空夹层钢管混凝土梁进行受弯分析，得出9个不同空心率情况下构件的抗弯承载力，并与文献[4]中提出的抗弯承载力理论计算公式的计算结果进行对比。分析结果表明：该类构件具有较高变形能力和良好的后期承载力，在空心率为0．70时构件的抗弯承载力较高。【关键词】单调竖向荷载；空心率；后期承载力【中图分类号】TU528．57【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2012)12—0

2、034—03THEFINITEELEMENTANALYSISOFCONCRETI~—-FILLEDDOUBLESKINSTEELTUBULARFLEXURALBEARGCAPACITYZHANGDong，LIUQing，LIUYun(InstituteofArchitecturalEngi．，XinjiangUniv．，Urimqi830047，China)Abstract：ByusingtheuniversalfiniteelementsoftwareANSYSonmonotonevertical：loadsofcon—cretefilleddouble—sk

3、insteeltubularbeaminbendinganalysis，drawnin9diferenthollowratiostheben—dingbearingcapacity，andcomparedwiththeflexuralbeatingcapacitypresentedinreferencetheoreti—calvalues．Theresultsshowthat：thecomponentwithhighdeformationcapacityandgoodlatebearingcapacity；onthehollowratio0．70bendingb

4、earingcapacityisbetter．Keywords：monotoneverticalloads；hollowrate；latebeatingcapacity圆中空夹层钢管混凝土结构具有承载力高，自重的流幅接近理想的塑性体。钢材的弹性模量取2X轻、塑性、韧性好等优点，作为一种新型结构形式受10MPa，泊松比取0．25，屈服强度取为235MPa，其到国内外相关研究人员及工程设计人员的重视，该结构应力一应变关系采用双线性等向强化模型(BISO)，如在运输管道、隧道等工程中的应用较为广泛，在工程实图1所示。际中得到较多的应用。韩林海等对圆中空夹层钢管表1试件

5、的内外钢管尺寸及壁厚混凝土构件的纯弯性能进行了一定的试验和理论研究工作，并取得一定的成果，但由于圆中空夹层钢管混凝土组合构件受力较复杂，尚没有一套统一、适用面广的构造形式，本文中通过运用有限元对9个不同空心率情况下的圆中空夹层钢管混凝土构件抗弯承载力进行模拟分析，得出较为合理的截面空心率。1圆中空夹层钢管混凝土模型的尺寸选择文中拟以空心率为变量，对9个圆中空夹层钢管混凝土试件进行抗弯承载力有限元分析，其中包括一个实心圆钢管混凝土模型和一个空心钢管模型，模型内、外管尺寸及钢管的壁厚等模型尺寸如表1所示。2有限元计算模型的建立注：空心率=D／(Do一2￡0)，D。为

6、内钢管的外直径，为外(1)材料的单元类型选择及本构关系。钢管材钢管的外直径，t0为外钢管的壁厚约束效应系数=A／Ak，A料选用SOLID45单元模拟。钢材为理想弹塑性模型，A分别为钢管和混凝土的横截面面积；厂vk分别是钢管和混凝土在屈服点之前的性质接近理想的弹性体，屈服点之后的屈服强度和抗压强度标准值。[基金项目]新疆维吾尔自治区高等学校科研计划重点项目资助(XJEDU2010110)；新疆大学“天山学者”讲座教授科研项目资助张栋等：圆中空夹层钢管混凝土抗弯承载力分析35仍然相当稳定，承载力没有出现下降的趋势，并且变c芒形还可以继续增加，表明这种结构形式具有很好

7、的变茗1．5薹1．0’X形能力和延性，这是因为钢管和混凝土的相互约束作0．50．0用，改善了构件的力学性能，除空心钢管构件因为没有混凝土的支撑，承载力略有降低外，其它构件的抗应变×1o-’应变x10一弯承载力仍表现出很好的后期承载能力图l钢材的应力一应变曲线图2混凝土材料的应力一应变曲线混凝土材料采用SOLID65单元模拟，混凝土材料的弹性模理取为3×10MPa，泊松比取0．2，标准抗压强度取为20．1，对于混凝土材料的本构关系，采用hognestad模型：@‘[ore一∞[一(，曲图4圆中空夹层钢管混凝土模型网格划分及断面示意图[ore=曲[·一(孝三三)]，

8、∞≤8≤60式中，∞=1