考虑约束作用的圆钢管钢骨混凝土柱本构关系及承载能力研究

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现有的钢骨混凝土柱模型大多基于实验数据的回归,应力-应变关系式中的系数没有明确的物理意义。同时,参数的选择范围较大,随意性较大,从而得出的计算结果存在较大的差异。本文在分析过程中尽可能的避开经验公式,从核心混凝土与钢管的应力-应变关系入手,通过应力协调与应变相容的条件对配有圆钢管的钢骨混凝土构件的极限承载能力与变形性能进行研究,提出合理的应力-应变关系模型,为进一步的钢管混凝土结构损伤、抗震延性分析做好准备工作。取得的主要研究成果如下:1.分别采用钢骨屈服条件法和极限平衡法,通过对钢管不同屈服条件的选取推导出钢管内部约束混凝土的极限应力表达式和轴压柱承载力公式。2.利用通用有限元程序ANSYS对圆钢管混凝土柱进行轴心受压受力性能作全过程分析研究,给出核心混凝土在环向上的应力σtθ、径向应力σtr及轴向应力σty在截面上的分布图。3.通过条带法的全截面数值积分对混凝土约束系数K进行分析与探讨,经过试算与分析配有圆钢管的钢骨混凝土柱的应力应变特征,提出核心混凝土极限公式和偏压柱承载力公式。4.采用上述截面内力计算方法在全截面上进行积分,编制了约束混凝土柱正截面受力全过程分析程序来模拟偏压受力变形过程,考察不同参数变化时,配有圆钢管的钢骨混凝土偏心受压柱截面内力-位移关系,以进一步模拟钢骨混凝土偏压构件的弹塑性性能与损伤状态。
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