高刚度钢管混凝土的性能研究

资料大小：260KB
资料类型：.PDF
资料等级：
发布时间：2021-09-14

资料介绍

高刚度钢管混凝土的性能研究
黄民元
(中南林业科技大学土木工程与力学学院，湖南长沙410004)
摘要：通过Ansys有限元模型，以钢管混凝土结构为研究对象，对钢管混凝土刚度的影响因素进行了研究。主要内容如下：钢管混凝土
刚度的大小，对结构力学性能的影响比较敏锐，要避免刚度削弱所带的工程危害；对钢管混凝土结构刚度的保障，提出了“强、流、密”的原
则，即：高强度的外部钢管，以及高流动、高密实的内在自密实混凝土等，并提出了一些具有参考性的工程建议。
关键词：钢管混凝土；高刚度；刚度削弱；高流动；高密实；自密实混凝土
中图分类号： TU528．59 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2012)05—0047—03
Properties research of the high stifness concrete filled steel tubular
HUANG M in-~man
(School ofCivil Engineering and Mechanics，Central South University ofForestry and Technology，Changsha 410004，China)
Abstract： Through the Ansys finhe element model，with the concrete filled steel tubular structure as the research object，the influencing factor
of the concrete filled steel tubular stiffness is studied．The primary contents are as follows：the stiffness size of the concrete filled steel tubular is
quite keen to the structure mechanics performance。S influence，we must avoid the project harm ofthe stiffness weaken；To the concrete filled steel
tubular in stiffness safeguard，the principles are proposed in“strong，fluid，dense”，namely：high strength exterior steel pipe，as well as high flowing
and hi【gh—density ofinternal selfcompacting concrete etc．，and some referential suggestion in engineering are proposed．
Key words： concrete filled steel tubular；hi曲stiffness；stifness weaken；high flowing；high—density；selfcompactingconcrete
0 引言
钢管混凝土(cFsT)结构，是由钢和混凝土两种材料构成的极
具优势的组合型式。钢管混凝土的脱空问题，一直是影响结构刚度
的关键因素。尤其在温度作用、收缩及徐变的影响下，钢管与混凝
土之间的协同作用会大大降低，结构整体刚度的变化明显口-2]。
随着结构新材料的发展，钢管混凝土原材质量上的缺陷、
不足已得到很大改善。鉴于钢管混凝土的实用价值，加强对钢管
混凝土性能上的研究是十分必要的。本试验对钢管混凝土的脱
空影响、如何获高的结构刚度值，及钢管混凝土脱空的刚度处
理等问题进行了相应研究，为实践工程提供了有利的指导。
1 钢管混凝土刚度对结构性能的作用
在钢管混凝土结构的研究中，如何获得高刚度的储备值，成
为工作开展的重心。
1．1 刚度性能的削弱
钢管混凝土自身的刚度大小，影响着结构的整体承载及截
面变形，这些因素的影响直接关系到结构的安全属性。
显著的刚度下降，会导致结构局部的挠度超过规范的允许
值，并危及到可用性的承载力，造成结构某些部位的损伤及安
全隐患。刚度值的下降，所引起的内力不利影响，如果考虑不够
周全，就会引发灾难性的工程事故[31。
下面以桁架钢管混凝土悬臂梁为例，对混凝土脱空对结构
的影响作用进行说明，如图1。
收稿日期：2011-1l_03
／／／／／／
工
图1 桁架钢管混凝土悬臂梁示意
在均布荷载自重g与集中力F的作用下，桁架钢管混凝土
悬臂梁悬臂端的位移为嗍：
△=△l— 2-
s[4 4 望 (手) ～ ] + 3[ 4 见( 手) 一]㈩
式中：E。——核心混凝土的弹性模量；
，c—— 核心混凝土的惯性矩；
— — 钢管的弹性模量；
— — 钢管桁架对截面形心的惯性矩。
当混凝土(均布荷载q。)出现脱空现象时，外力的作用单独
由钢管来承担，钢管所产生的位移值为：
△ 一(q-4q~)L4+—旦—————●