数值模拟管壁摩擦对圆钢管混凝土柱极限承载能力的影响

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本文借助有限元分析软件,建立足尺寸模型,针对不同钢管与核心混凝土的摩擦情况,对圆钢管混凝土轴心受压构件和偏心受压构件的加载过程进行了数值模拟。重点探讨了库伦摩擦系数的数值变化对轴心受压构件和偏心受压构件极限能力的影响。 通过对数值模拟结果的分析,得到如下结论:对轴心受压构件(1)轴心受压的圆钢管混凝土柱极限承载能力随着其核心混凝土的抗压强度的增大而增大。 (2)轴心受压的圆钢管混凝土柱极限承载能力随着其约束效应系数的增大而增大。 (3)钢管与核心混凝土间的库仑摩擦系数对圆钢管混凝土轴心受压柱的极限承载能力的影响并不显著。 (4)利用数值模拟结果回归得到了圆钢管混凝土轴心受压构件极限承载能力估算公式:N<,轴>=(0.79+1.31ξ)f<,ck>A<,sc>对偏心受压构件(1)偏心受压的圆钢管混凝土柱极限承载能力随着核心混凝土的抗压强度的增大而增大。 (2)偏心受压的圆钢管混凝土柱极限承载能力随着其约束效应系数的增大而增大。 (3)偏心受压的圆钢管混凝土柱极限承载能力随着其荷载偏心率的增大而减小。 (4)当荷载偏心率较小时,圆钢管混凝土柱的极限承载力与钢管和核心混凝土问的摩擦系数关系不大。 (5)当荷载偏心率较大时,钢管与核心混凝土问的摩擦系数对偏心受压圆钢管混凝土柱的极限承载能力影响较大,随着摩擦系数的增大,极限承载能力有一定的提高。 (6)利用数值模拟结果回归,考虑库仑摩擦系数的影响,得到了圆钢管混凝土偏心受压构件极限承载能力估算公式:N<,偏>=[1-0.707〔e/r〕×0.971<μ>]N<,轴>。
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