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弯矩对其受力性能影响不大土本构模型,核心混凝土的应力应变ε模型如图所示,其表达式为式中εεξ为约束效应系数。
其余参数意义及其表达式可参见文献。
钢筋应力应变关系钢筋采用考虑硬化效应的弹塑性本构模型,选用经典的屈服准则。
普通低碳钢筋应力应变关系如图所示,其表达式如下式中分别为钢材的弹性极限屈服强度极限抗拉强度。
取ε,ε,εε,εε。
摘要我国现行的混凝土结构设计规范中,螺旋箍筋柱轴心受压承载力计算公式未能受理机理的研究,研究了多层螺旋箍筋柱的受压性能研究了尺寸对素混凝土柱和螺旋箍筋柱体抗压强度的影响研究了多层螺旋箍筋方形混凝土柱的轴向受压性能,等。
然而,已有的研究绝大多数针对长细比较小的短柱,对长细比较大的螺旋箍筋柱的研究较少。
我国规范中对于配臵螺旋箍筋的混凝土柱的轴心受压承载力计算公式中,未考虑长细比和稳定性对其力学性能的影响。
关于长细比对螺旋箍筋柱的力学性分析长细比对螺旋箍筋柱轴心受压性能的影响非线性科学论文计算分析的基础上,提出了螺旋箍筋柱轴心受压承载力计算公式中稳定系数的取值建议。
关键词极限承载力混凝土柱稳定系数螺旋箍筋长细比非线性有限元非线性科学理想的轴心受压构件不存在初始偏心。
对于实际工程中的钢筋混凝土柱,受到材料不均匀施工误差荷载偏差等多种因素的影响,不可避免地存在定的初始偏心,轴向压力作用在构件的各个截面产生了附加弯矩。
钢筋混凝土短柱的阶效应较小,此附加弯矩对其受力性能影响不大中长柱和细长柱的阶效应较大,附加弯矩作用下构件将发未区分其与普通箍筋柱的差别外,规范通过等效间接钢筋的方式考虑螺旋钢筋约束混凝土的贡献,规范则在普通箍筋柱的承载力计算值的基础上乘以。
配臵普通箍筋的混凝土柱的正截面受压承载力计算中,除规范之外,国外混凝土结构设表混凝土结构设计规范中承载力计算公式的比较注表中各参数的物理意义详见对应的技术标准。
摘要我国现行的混凝土结构设计规范中,螺旋箍筋柱轴心受压承载力计算公式未能反映长细比的影响,与普通箍筋柱计算公式及国内外其他建立了组不同直径不同长细比的螺旋箍筋柱的非线性有限元分析模型,进行了轴向压力作用下螺旋箍筋柱破坏过程的数值模拟,以定量分析长细比对配臵螺旋箍筋的混凝土柱轴心受压承载性能的影响规律。
分析长细比对螺旋箍筋柱轴心受压性能的影响非线性科学论文。
为了定量分析长细比对配臵螺旋箍筋的混凝土柱轴心受压性能的影响,本文基于有限元分析平台建立了螺旋箍筋柱的精细化有限元分析模型,利用既有的试验结果进行了模型验证。
在此基础上,开展了有定初始偏心的文献中螺旋箍筋柱试件设计为直径,高度,长细比。
螺旋箍筋分别采用低碳软钢和高强钢材两种,具体材料及结构参数参见文献。
上述各组试件的极限承载力的试验结果数值模拟结果及规范公式计算结果的对比如表所示。
其中规范公式计算时材料强度指标采用试验实测值,不考虑可靠度调整系数。
由表可知,采用本文数值模拟得出的各组试件的极限承载力与文献中组试件的试验结果吻合较好,最大误差仅为,可见规范公式的计算结果与文献试验结果数值破坏时构件的横向挠曲变形越大,阶效应对其轴心受压承载性能的影响越显著。
图螺旋箍筋柱的空间有限元模型边界条件和加载方式螺旋箍筋柱有限元模型顶面所有节点与钢垫板底面进行共节点耦合,钢垫板顶面采用方法通过点与顶面所有节点建立刚性梁进行约束。
最终通过在刚性梁单元上施加位移或内力的方式进行加载。
模型的底面为两端铰支螺旋箍筋柱的对称面,在模型的底面施加对称约束。
为得到曲线的下降段,采用位移控制加载,并采用增量迭代法进行非线性方程组的求解。
纵筋载方式螺旋箍筋柱有限元模型顶面所有节点与钢垫板底面进行共节点耦合,钢垫板顶面采用方法通过点与顶面所有节点建立刚性梁进行约束。
最终通过在刚性梁单元上施加位移或内力的方式进行加载。
模型的底面为两端铰支螺旋箍筋柱的对称面,在模型的底面施加对称约束。
为得到曲线的下降段,采用位移控制加载,并采用增量迭代法进行非线性方程组的求解。
纵筋受压屈服以后,螺旋箍筋外侧的保护层混凝土开始开裂和剥落,带来了计算收敛性问题。
为了保证收敛,提高计算效率,当受由表可知,采用本文数值模拟得出的各组试件的极限承载力与文献中组试件的试验结果吻合较好,最大误差仅为,可见规范公式的计算结果与文献试验结果数值模拟结果吻合较好。
采用螺旋箍筋柱顶面中心点和底面中心点之间距离的变化量与箍筋柱初始长度的比值表示其变形,将本文数值模拟得出的螺旋箍筋柱荷载变形ε曲线与文献试验实测结果进行了对比,如图所示,本文数值模拟结表模拟结果与试验结果的比较果总体上与文献试验结果吻合较好。
因此数的取值建议。
国内外规范承载力计算的比较目前,国内外主流的混凝土结构设计规范中,关于是否考虑及如何考虑长细比对轴心受压构件稳定性及承载能力的影响的规定差异较大。
现选择其中几种有代表性的规范进行对比,如表所示。
表中国内外有关规范关于钢筋混凝土轴心受压构件的计算公式的对比分析表明,除了规范未区分其与普通箍筋柱的差别外,规范通过等效间接钢筋的方式考虑螺旋钢筋约束混凝土的贡献,规范则在普通箍筋柱的承载力计算值的基础上乘以。
分析长细比对螺旋箍筋柱轴心受压性能的影响非线性科学论文受压屈服以后,螺旋箍筋外侧的保护层混凝土开始开裂和剥落,带来了计算收敛性问题。
为了保证收敛,提高计算效率,当受压纵筋临近屈服时,采用生死单元的方法杀死保护层混凝土单元,只保留螺旋箍筋纵筋以及核心区混凝土部分的有限元模型继续后续的计算。
模型的试验验证为了验证本文建立的螺旋箍筋柱的空间有限元模型及模拟方法的可行性,对文献中数据完整的组根螺旋箍筋柱试件的轴压加载过程进行了模拟。
分析长细比对螺旋箍筋柱轴心受压性能的影响非线性科学论文柱底部沿着初始偏心侧轴向压应力达到最大,该位臵出现较大的塑性变形,远离初始偏心侧受拉,受拉区出现明显的开裂应变。
图为不同长细比的螺旋箍筋柱具有初始偏心的轴力作用下的荷载侧向挠度曲线。
由图可见,开始加载时螺旋箍筋柱的侧向挠度与荷载基本成正比当荷载达到极限荷载的后,侧向挠度随着荷载增加的增长速度明显加快当荷载达到构件的极限承载力之后,侧向挠度急剧增加,构件进入了软化阶段,承载力缓慢减小。
长细比越大,相同的荷载作用下侧向挠度越大,剪性能的研究,丁慧张松开展了螺旋箍筋柱的延性分析及受理机理的研究,研究了多层螺旋箍筋柱的受压性能研究了尺寸对素混凝土柱和螺旋箍筋柱体抗压强度的影响研究了多层螺旋箍筋方形混凝土柱的轴向受压性能,等。
然而,已有的研究绝大多数针对长细比较小的短柱,对长细比较大的螺旋箍筋柱的研究较少。
我国规范中对于配臵螺旋箍筋的混凝土柱的轴心受压承载力计算公式中,未考虑长细比和稳定性压纵筋临近屈服时,采用生死单元的方法杀死保护层混凝土单元,只保留螺旋箍筋纵筋以及核心区混凝土部分的有限元模型继续后续的计算。
模型的试验验证为了验证本文建立的螺旋箍筋柱的空间有限元模型及模拟方法的可行性,对文献中数据完整的组根螺旋箍筋柱试件的轴压加载过程进行了模拟。
图和分别给出了,的螺旋箍筋柱混凝土轴向应力塑性应变和开裂应变分布图。
由图可以看出,底部在轴力和最大弯矩共同作用下,螺旋箍筋柱破坏时,在螺旋箍采用本文的有限元建模和数值模拟方法模拟螺旋箍筋柱的力学行为是可行的。
图有限元模拟结果与试验结果的比较长细比对承载力的影响分析利用本文的有限元建模和数值模拟方法,建立了组不同直径不同长细比的螺旋箍筋柱的非线性有限元分析模型,进行了轴向压力作用下螺旋箍筋柱破坏过程的数值模拟,以定量分析长细比对配臵螺旋箍筋的混凝土柱轴心受压承载性能的影响规律。
分析长细比对螺旋箍筋柱轴心受压性能的影响非线性科学论文。
图螺旋箍筋柱的空间有限元模型边界条件和加配臵普通箍筋的混凝土柱的正截面受压承载力计算中,除规范之外,国外混凝土结构设表混凝土结构设计规范中承载力计算公式的比较注表中各参数的物理意义详见对应的技术标准。
文献中螺旋箍筋柱试件设计为直径,高度,长细比。
螺旋箍筋分别采用低碳软钢和高强钢材两种,具体材料及结构参数参见文献。
上述各组试件的极限承载力的试验结果数值模拟结果及规范公式计算结果的对比如表所示。
其中规范公式计算时材料强度指标采用试验实测值,不考虑可靠度调整系数。
对其力学性能的影响。
关于长细比对螺旋箍筋柱的力学性能影响的研究,目前国内外未见公开的报道。
为了定量分析长细比对配臵螺旋箍筋的混凝土柱轴心受压性能的影响,本文基于有限元分析平台建立了螺旋箍筋柱的精细化有限元分析模型,利用既有的试验结果进行了模型验证。
在此基础上,开展了有定初始偏心的不同直径和长细比的螺旋箍筋柱轴心受压破坏过程的数值模拟,分析了长细比对螺旋箍筋柱轴心受压性能的影响规律,并提出了螺旋箍筋柱轴心受压承载力计算公式中稳定分析长细比对螺旋箍筋柱轴心受压性能的影响非线性科学论文长柱和细长柱的阶效应较大,附加弯矩作用下构件将发生明显的侧向挠度,在轴向压力和弯矩共同作用下构件发生破坏。
对于配臵螺旋箍筋的混凝土柱,在轴心压力作用下,由于螺旋形布臵的箍筋对核心区混凝土的约束套箍作用,可以显著提高其承载能力和延性。
对于螺旋箍筋约束混凝土力学性能,国内外开展大量的理论试验研究和数值模拟,早在年,大学开展了螺旋箍筋柱的力学性能试验,李青宁张兴虎开展了螺旋箍筋柱抗震性能的试验研究,冯永伟开展了螺旋箍筋柱抗反映长细比的影响,与普通箍筋柱计算公式及国内外其他有关规范公式的差异较大。
为了定量分析长细比对螺旋箍筋柱轴心受压性能的影响,基于平台建立了钢筋混凝土螺旋箍筋柱的精
