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发布时间:2020-01-06 00:00:00
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钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱纯扭力学性能研究
Research on Pure Torsion Mechanical Performance of Circular Steel Tube Filled with Steel Reinforced High Strength Concrete Compo
2016年第5期
组合柱;纯扭;有限元分析;破坏模态;抗扭承载力
Composite Column;Pure Torsion;Finite element analysis;Failure mode;Torsional bearing capacity
2016年第5期
1000-4637(2016)05-41-05
国家自然科学基金项目(90815020);辽宁省教育厅科学研究项目(L2014238)
徐亚丰,金 松
沈阳建筑大学土木工程学院,110168

徐亚丰,金 松

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摘 要:为研究钢骨-钢管高强混凝土组合柱纯扭力学性能,采用ABAQUS有限元软件建立组合柱纯扭非线性有限元分析模型。分析了组合柱受力全过程、不同受力阶段的应力分布规律及最终破坏模态,研究了混凝土强度、配骨指标、钢材强度对组合柱抗扭力学性能的影响,基于强度叠加理论,提出了组合柱抗扭承载力简化计算公式,并且利用Matlab软件编写了组合柱抗扭简化承载力计算公式。结果表明,随着混凝土强度、配骨指标、钢材强度的提高,组合柱的极限抗扭承载力不断提高,其中,钢材强度影响最明显,混凝土强度次之,有限元计算所得组合柱抗扭承载力与组合柱抗扭承载力简化计算公式吻合良好。 Abstract: To investigate the mechanical properties of circular steel tube filled with steel reinforced high strength concrete composite column under pure torsion, nonlinear finite element analysis model of the high strength concrete composite column under pure torsion were established by software ABAQUS, the whole process under the load, the stress distribution rule under different load period and ultimate failure mode of the composite column were discussed. The influence of the strength of concrete grade, steel ratio and the strength of steel on the mechanical properties of the composite column under pure torsion is studied. Based on intensity superposition theory, the simplified calculation formula of torsion bearing capacity of composite column is put forward, and using the software Matlab for the simplified calculation formula of torsion bearing capacity of composite columns program is wrote. The results show that with the increase of concrete strength, steel ratio and the strength of steel, the torsion bearing capacity of the composite column increases. The strength of steel has a significant influence on the torsion bearing capacity of the composite column, and the second is the strength of concrete. It’s proved that the torsion bearing capacity of the composite column calculated by finite element analysis is in good agreement with the torsion bearing capacity calculated by simplified calculation formula.
英文名 : Research on Pure Torsion Mechanical Performance of Circular Steel Tube Filled with Steel Reinforced High Strength Concrete Compo
刊期 : 2016年第5期
关键词 : 组合柱;纯扭;有限元分析;破坏模态;抗扭承载力
Key words : Composite Column;Pure Torsion;Finite element analysis;Failure mode;Torsional bearing capacity
刊期 : 2016年第5期
DOI :
文章编号 : 1000-4637(2016)05-41-05
基金项目 : 国家自然科学基金项目(90815020);辽宁省教育厅科学研究项目(L2014238)
作者 : 徐亚丰,金 松
单位 : 沈阳建筑大学土木工程学院,110168

徐亚丰,金 松

摘要
参数
结论
参考文献
引用本文

摘   要:为研究钢骨-钢管高强混凝土组合柱纯扭力学性能,采用ABAQUS有限元软件建立组合柱纯扭非线性有限元分析模型。分析了组合柱受力全过程、不同受力阶段的应力分布规律及最终破坏模态,研究了混凝土强度、配骨指标、钢材强度对组合柱抗扭力学性能的影响,基于强度叠加理论,提出了组合柱抗扭承载力简化计算公式,并且利用Matlab软件编写了组合柱抗扭简化承载力计算公式。结果表明,随着混凝土强度、配骨指标、钢材强度的提高,组合柱的极限抗扭承载力不断提高,其中,钢材强度影响最明显,混凝土强度次之,有限元计算所得组合柱抗扭承载力与组合柱抗扭承载力简化计算公式吻合良好。

Abstract: To investigate the mechanical properties of circular steel tube filled with steel reinforced high strength concrete composite column under pure torsion, nonlinear finite element analysis model of the high strength concrete composite column under pure torsion were established by software ABAQUS, the whole process under the load, the stress distribution rule under different load period and ultimate failure mode of the composite column were discussed. The influence of the strength of concrete grade, steel ratio and the strength of steel on the mechanical properties of the composite column under pure torsion is studied. Based on intensity superposition theory, the simplified calculation formula of torsion bearing capacity of composite column is put forward, and using the software Matlab for the simplified calculation formula of torsion bearing capacity of composite columns program is wrote. The results show that with the increase of concrete strength, steel ratio and the strength of steel, the torsion bearing capacity of the composite column increases. The strength of steel has a significant influence on the torsion bearing capacity of the composite column, and the second is the strength of concrete. It’s proved that the torsion bearing capacity of the composite column calculated by finite element analysis is in good agreement with the torsion bearing capacity calculated by simplified calculation formula.

关键词:
组合柱;纯扭;有限元分析;破坏模态;抗扭承载力
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(1)在组合柱纯扭受力过程中,核心混凝土分担的外部扭矩最大,外部钢管分担的扭矩次之,钢骨最小。

(2)钢骨-钢管高强混凝土组合柱最终的破坏形态是沿着45°方向扭曲面发生破坏。此外,由于外部圆钢管对核心混凝土的有效约束,同时内置钢骨可以有效分担扭矩,使得组合柱具有良好的塑性变形性能。
(3)混凝土强度和配骨指标增加对于钢骨-钢管高强混凝土组合柱极限抗扭承载力提高不明显,提高钢材的强度可以有效提高组合柱的抗扭承载力,但对弹性阶段刚度影响较小。
(4)钢骨-钢管高强混凝土组合柱极限承载力简化计算公式计算的抗扭承载力与有限元计算的抗扭承载力吻合程度较好,且简化计算公式计算稳定性也很好。
[1] 朱美春,王清湘,冯秀峰.轴心受压钢骨-方钢管自密实高强混凝土短柱的力学性能研究[J].土木工程学报,2006,39(6): 35-41. 
[2] 王连广,赵同峰,安山河.方钢管-钢骨混凝土双向偏压试件试验研究与理论分析[J].工程力学,2009,26(5):137-141.  
[3] 王连广,刘晓,常江.钢管钢骨高强混凝土偏心受压承载力试验研究[J].工程力学,2010,27(2):124-129.  
[4] 何益斌,肖阿林,郭健,等.钢骨钢管自密实高强混凝土偏压柱力学性能试验研究[J].建筑结构学报,2010,31(4):102-109. 
[5] 王兵,王连广,刘晓.钢管钢骨混凝土组合柱大偏心受压承载力分析[J].沈阳建筑大学学报:自然科学版,2009,25(4):712-716. 
[6] 王连广,赵同峰,李宏男.方钢管-钢骨高强混凝土偏压柱试验研究与理论分析[J].建筑结构学报,2010,31(7):64-71. 
[7] 朱美春,刘建新,王清湘.钢骨-方钢管高强混凝土柱抗震性能试验研究[J].土木工程学报,2011,44(7):55-63. 
[8] 韩林海.钢管混凝土结构-理论与实践[M].第2版.北京:科学出版社,2007:12-26.

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