側(cè)向撞擊作用下中空夾層鋼管混凝土柱的動力性能及在汽車碰撞下的抗剪承載力.pdf

1、中空夾層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是在傳統(tǒng)實心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)，除具有實心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)承載力高、塑性和韌性好、耐火性強(qiáng)等特點外，還具有抗彎剛度大、截面開展、抗震性好、自重輕等特點，因而被廣泛應(yīng)用于地鐵、橋梁、海洋平臺以及高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)中。和橫載、活載、地震等作用相同，在一些結(jié)構(gòu)設(shè)計中還需要考慮沖擊荷載的作用。如汽車、火車等交通工具對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的碰撞作用，常?？赡軐?dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷甚至喪失承載力。本文以高層

2、和超高層中底層中空夾層鋼管混凝土柱為研究對象，開展了其在側(cè)向撞擊下的試驗和理論研究，并利用理論分析進(jìn)行了兩端固定圓套圓中空夾層鋼管混凝土柱在汽車碰撞下的抗剪性能和抗剪承載力研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)利用落錘沖擊試驗裝置，開展了兩端固定中空夾層鋼管混凝土柱的側(cè)向沖擊試驗，試驗的研究參數(shù)包括沖擊高度、軸向力和構(gòu)件錐度，并進(jìn)行了雙中空鋼管的對比沖擊試驗。試驗中得到了構(gòu)件的殘余破壞模態(tài)、沖擊力時程曲線和外鋼管的表面應(yīng)變等。試驗結(jié)

3、果表明，兩端固定中空夾層鋼管混凝土試件具有良好的抗沖擊性能，一定的軸壓力可提高其抗沖擊性能。
　　(2)利用有限元軟件建立了兩端固定中空夾層鋼管混凝土試件在側(cè)向沖擊荷載下的有限元分析模型，計算考慮了材料的應(yīng)變率效應(yīng)。利用本文的沖擊試驗數(shù)據(jù)對此有限元分析模型進(jìn)行了驗證，進(jìn)一步對試件進(jìn)行全過程分析并分析了空心率對試件抗撞擊性能的影響。
　　(3)以高層和超高層中底層中空夾層鋼管混凝土柱遭遇汽車碰撞的工況為背景，建立了軸壓力作用下

4、圓套圓中空夾層鋼管混凝土柱在汽車碰撞下的有限元計算模型，并對中空夾層鋼管混凝土柱在汽車碰撞下的抗剪性能和抗剪承載力進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，中空夾層鋼管混凝土柱在汽車碰撞下的動態(tài)抗剪性能和動態(tài)抗剪承載力不同于其靜態(tài)抗剪性能和靜態(tài)抗剪承載力，其不僅與構(gòu)件本身的材料屬性、應(yīng)變率和邊界條件等因素相關(guān)，還與撞擊車輛的重量和撞擊速度等因素相關(guān)。
　　(4)基于以上試驗和理論分析結(jié)果，給出了兩端固定圓套圓中空夾層鋼管混凝土柱在汽車碰撞下的破壞準(zhǔn)則