固簡支鋼管混凝土構(gòu)件在側(cè)向沖擊荷載作用下響應(yīng)的分析.pdf

1、鋼管混凝土因其具有一系列的優(yōu)點，而被廣泛應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、工業(yè)廠房、防護(hù)工程當(dāng)中作為主要支撐結(jié)構(gòu)，其在服役期間除了承受正常的設(shè)計荷載外，還不可避免的要承受諸如撞擊、地震和爆炸等強動荷載。作為主要的支撐構(gòu)件，一旦其破壞，后果往往是非常嚴(yán)重的。因此，必須考慮其在強動荷載下的動力響應(yīng)。近年來，隨著美國“9．11”事件的發(fā)生，在沖擊荷載作用下結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)已經(jīng)成為各國專家學(xué)者關(guān)注的課題，但對鋼管混凝土耐撞性研究領(lǐng)域還屬空白。本文針對此，采用

2、試驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的手段對鋼管混凝土構(gòu)件在側(cè)向沖擊荷載作用下的動力響應(yīng)進(jìn)行研究。 本文以圓形截面的鋼管混凝土構(gòu)件為研究對象，采用固簡支約束類型，利用沖擊試驗和數(shù)值模擬實驗相結(jié)合的手段對鋼管混凝土在側(cè)向沖擊下的動力響應(yīng)進(jìn)行研究，并利用有限元程序ANSYS/LS—DYNA進(jìn)行了大量的拓展分析，對鋼管混凝土構(gòu)件在沖擊荷載作用下的耐撞性及其影響因素進(jìn)行了初步的探討和分析。 文中試驗部分介紹了一端固結(jié)另一端簡支的鋼管混凝土構(gòu)件，

3、在不同沖擊能量下的沖擊試驗，實測了構(gòu)件在沖擊荷載作用下的沖擊力時程曲線，構(gòu)件最終撓曲線及特征點處的加速度時程曲線等。研究分析了在沖擊荷載作用下，沖擊力、撓度的變化規(guī)律以及其同含鋼率和能量的關(guān)系，同時對構(gòu)件的破壞形態(tài)等問題也做了分析，為數(shù)值模型的建立提供依據(jù)。在總結(jié)試驗研究的基礎(chǔ)上，利用ANSYS/LS—DYNA動力有限元分析程序進(jìn)一步對固簡支鋼管混凝土構(gòu)件的沖擊過程進(jìn)行了模擬與延拓分析，得到了一些物理試驗中所未能觀察和紀(jì)錄到的現(xiàn)象與數(shù)據(jù)

4、，包括位移、加速度、速度時程曲線，塑性鉸處鋼管的應(yīng)力場、應(yīng)變場等，分析了構(gòu)件在沖擊荷載作用下的運動過程及沖擊能量、含鋼率對應(yīng)力、應(yīng)變、沖擊力、撓度的影響規(guī)律。同時通過延拓分析、歸納和計算，得到構(gòu)件在形成塑性鉸時所能承受的動力塑性極限彎矩，構(gòu)件撓度、沖擊力、塑性鉸形成位置同沖擊部位的關(guān)系以及沖擊能量同撓度的關(guān)系式。 為了使模擬的構(gòu)件更能接近工程實際，在本文最后還做了施加有軸向靜壓力的鋼管混凝土構(gòu)件側(cè)向沖擊的數(shù)值模擬，探討軸壓力對構(gòu)