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带肋薄壁方钢管混凝土组合柱的非线性有限元分析
Analysis on Nonlinear Finite Element of Ribbed Thin-walled Concrete Filled Square Steel Tubes
2011年第8期
带肋组合柱;核心混凝土;局部屈曲;非线性有限元;应力应变
Ribbed composite columns; Core concrete; Local buckling; Nonlinear finite element; Stress-strain
2011年第8期
1000-4637(2011)08-31-04
张 平,李佰寿,郑玉今
延边大学结构工程学科,133002

张 平,李佰寿,郑玉今

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1000
摘 要:针对薄壁方钢管混凝土在轴压下易产生局部屈曲问题,考虑材料本构关系的非线性,利用ANSYS程序建立了不带肋和带肋的薄壁方钢管混凝土组合柱的三维有限元模型;在普通钢管混凝土工作原理基础上,对带肋薄壁方钢管混凝土受力机理进行了探讨。揭示出受力过程中带肋薄壁钢管与核心混凝土截面应力分布发展规律及二者间的相互作用。结果表明,设肋后显著削弱钢管角部应力,增大核心混凝土区面积,即增强了对核心混凝土的约束效应,改善了薄壁方钢管混凝土柱的局部屈曲性能,增强了承载力和延性。 Abstract:Aimed at the problem on local buckling of thin-walled concrete filled square steel tubes under axial compressive loading, considering the nonlinear material constitutive relation, using ANSYS program to establish the three-dimensional finite element model of the non-ribbed and ribbed thin-walled concrete filled square steel tubes of composite columns, on the base of the working principle for common concrete with steel tubes, the stress mechanism of ribbed thin-walled concrete filled square steel tubes is discussed, which reveals the developing rules of stress distribution and the interaction between ribbed thin-walled steel tube and core concrete section in the stress process.The results show that the stress of steel tube corner is significantly weakened after ribbed, and increasing the area of core concrete, namely enhancing the binding effect on core concrete, can improve the local buckling performance of the thin-walled concrete columns filled square steel tubes, and enhance the bearing capacity and ductility.
英文名 : Analysis on Nonlinear Finite Element of Ribbed Thin-walled Concrete Filled Square Steel Tubes
刊期 : 2011年第8期
关键词 : 带肋组合柱;核心混凝土;局部屈曲;非线性有限元;应力应变
Key words : Ribbed composite columns; Core concrete; Local buckling; Nonlinear finite element; Stress-strain
刊期 : 2011年第8期
DOI :
文章编号 : 1000-4637(2011)08-31-04
基金项目 :
作者 : 张 平,李佰寿,郑玉今
单位 : 延边大学结构工程学科,133002

张 平,李佰寿,郑玉今

摘要
参数
结论
参考文献
引用本文

摘   要:针对薄壁方钢管混凝土在轴压下易产生局部屈曲问题,考虑材料本构关系的非线性,利用ANSYS程序建立了不带肋和带肋的薄壁方钢管混凝土组合柱的三维有限元模型;在普通钢管混凝土工作原理基础上,对带肋薄壁方钢管混凝土受力机理进行了探讨。揭示出受力过程中带肋薄壁钢管与核心混凝土截面应力分布发展规律及二者间的相互作用。结果表明,设肋后显著削弱钢管角部应力,增大核心混凝土区面积,即增强了对核心混凝土的约束效应,改善了薄壁方钢管混凝土柱的局部屈曲性能,增强了承载力和延性。

Abstract:Aimed at the problem on local buckling of thin-walled concrete filled square steel tubes under axial compressive loading, considering the nonlinear material constitutive relation, using ANSYS program to establish the three-dimensional finite element model of the non-ribbed and ribbed thin-walled concrete filled square steel tubes of composite columns, on the base of the working principle for common concrete with steel tubes, the stress mechanism of ribbed thin-walled concrete filled square steel tubes is discussed, which reveals the developing rules of stress distribution and the interaction between ribbed thin-walled steel tube and core concrete section in the stress process.The results show that the stress of steel tube corner is significantly weakened after ribbed, and increasing the area of core concrete, namely enhancing the binding effect on core concrete, can improve the local buckling performance of the thin-walled concrete columns filled square steel tubes, and enhance the bearing capacity and ductility. 

关键词:
带肋组合柱;核心混凝土;局部屈曲;非线性有限元;应力应变
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(1)三种不同截面宽度的不带肋和带肋薄壁方钢管混凝土组合柱轴压试验的非线性有限元计算结果与理论结果的最大均方差分别为0.0457和0.0402,吻合较好。
(2)在普通钢管混凝土工作原理的基础上,经与不带肋方薄壁混凝土的有限元对比分析,得出带肋薄壁方钢管混凝土的受力机理:通过其自身的抗弯刚度为钢板提供横向约束支点,增加了两种材料的接触面积,有利于界面的粘结性能,设置加劲肋后显著削弱了钢管四个角部的应力,增大了核心混凝土区面积,即增强了带肋薄壁钢管对核心混凝土的约束作用以及钢管壁的稳定性,且改善了薄壁方钢管混凝土柱的局部屈曲性能,对构件的变形能力也有一定的增强效果,从而增强构件轴压承载能力和延性性能。 
(3)JCJ01-89、CECS28:90规程未充分考虑到薄壁钢管的局部屈曲对极限承载能力的不利影响,其计算的带肋薄壁方钢管混凝土承载力值偏于保守,其极限承载力计算公式有待进一步研究。
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