离心钢管混凝土柱力学性能研究

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发布时间：2021-10-07

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离心钢管混凝土柱力学性能研究
卢方伟，周鼎，董永
(武汉市政工程设计研究院，湖北武汉 430015)
摘要：基于给定的混凝土和钢材的本构模型及相应假定的混凝土和钢材泊松比，应用连续介质力学，对离心钢管混凝土短柱进行弹塑
性分析，建立了离心钢管混凝土短柱组合弹性模量理论计算公式和应力一应变关系全曲线的理论表达式。研究成果可供离心钢管混凝土柱
的非线性有限元全过程分析参考。
关键词：离心钢管混凝土柱；力学性能；应力一应变关系；组合弹性模量；弹塑性分析
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2010)05—0043—03
Theoretical analysis of m echanical properties of centrifuge concrete-filled tube columns
LU Fang—wei，ZHOU Ding，DONG Yong
(Wuhan Municipal Engineering Design and Research Institute，Wuhan 430015，China)
Abstract： Based on constitutive relationship and the supposed Poisson’S ratio of the concrete and the steel，elasto-plastic an alysis of centrifuge
concrete filled steel tube columns is perform ed and theoretical form ulas for elastic modulus and stress·-strain curves of composite m aterial of ten·-
tfifuge concrete filled steel tube columns aye presented．It is believed that the results ofthe paper Can be used in non—linear finite element analysis of
centrifuge concrete filled steel tu be columns．
Key w ords： centrifuge concrete filled steel tube columns；mechanical properties；stress··strain curves；elastic modulus；elasto-plastic analysis
0 引言
离心钢管混凝土是一种将混凝土浇灌在钢管内经离心成型
的空心复合构件(图 1)，是介于纯钢管和钢管混凝土之间的复合
结构。它利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中相互间的组
合作用，充分发挥两种材料的优点，从而使离心钢管混凝土具有
承载力高、塑性和韧性好、经济效果显著和施工方便等优点。
图 1 离心钢管混凝土
目前，针对离心钢管混凝土构件力学性能的研究还不多，且
主要以试验研究I 卅为主。张宝善翻1990进行过离心钢管混凝土
中心受压柱研究；浙江大学 (2000)曾对离心钢管混凝土的扭
转性能进行过较为系统的研究；金伟良等人[5](2005)应用应变
能相等原理得到了离心钢管混凝土的等效本构关系等。前人对
离心钢管混凝土的研究取得了一定成果，但尚不够系统，大多集
中于构件的承载力，而对本构关系的研究偏少。
本研究基于给定的混凝土和钢材的本构模型及相应假定
的混凝土和钢材泊松比，应用连续介质力学的方法，对离心钢
管?昆凝土短柱进行弹塑性全过程分析，导出离心钢管混凝土组
收稿日期：2009—12-29
合材料本构关系全曲线和组合弹性模量理论计算公式。
1 一般规定
1．1 核心混凝土
离心钢管混凝土在受拉时，混凝土外壁三向受压，而内壁
双向受压；受压时，混凝土外壁双向受压，内壁单向受压。而且双
轴受力等效单轴应力一应变关系对于双向受力情况，可利用等效
单轴应力应变关系来描述。所以混凝土的应力应变关系的计
算模式采用规范规定的分段式数学表达式，如图 2所示。