鋼管混凝土構(gòu)件側(cè)向沖擊作用下的性能分析.pdf

1、鋼管混凝土構(gòu)件，由于具有外部鋼管的作用，使其具有良好的塑性性能，它可以較好地應(yīng)用于公路和建筑等方面的防撞結(jié)構(gòu)中。因此，鋼管混凝土構(gòu)件在沖擊荷載作用下的力學(xué)行為的研究具有廣闊的應(yīng)用前景。 本文以圓形截面鋼管混凝土試件為研究對(duì)象，采用固簡(jiǎn)支約束類型，利用沖擊試驗(yàn)和數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的手段進(jìn)行研究，對(duì)鋼管混凝土試件的跨中部位進(jìn)行側(cè)向沖擊，初步研究和探尋了鋼管混凝土的耐撞性。 沖擊試驗(yàn)利用自制的落錘(重量為203Kg)進(jìn)行低速?zèng)_

2、擊，通過重力加速，以自由落體的形式對(duì)跨長(zhǎng)為1200mm、直徑為114mm的不同壁厚和屈服強(qiáng)度的圓鋼管混凝土構(gòu)試件的跨中進(jìn)行側(cè)向沖擊，通過分析試驗(yàn)得到的撓度曲線、沖擊力時(shí)程曲線，得到了影響試件沖擊性能的因素。 在數(shù)值實(shí)驗(yàn)中，利用有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA，采用實(shí)體建模，建立了鋼管混凝土側(cè)向沖擊的數(shù)值模型，該模型得到的模擬值與沖擊試驗(yàn)得到的試驗(yàn)值基本吻合。利用建立的數(shù)值模型，改變沖擊高度，對(duì)鋼管混凝土進(jìn)行了一系列的側(cè)向

3、沖擊實(shí)驗(yàn)。在數(shù)值試驗(yàn)中，主要從以下兩方面進(jìn)行： (1)核心混凝土選用C30、C40、C50和C60四種強(qiáng)度等級(jí)； (2)鋼管取2mm、3mm、4mm和5mm四種壁厚。 數(shù)值實(shí)驗(yàn)得到了構(gòu)件在任一沖擊時(shí)刻的整體變形、各節(jié)點(diǎn)應(yīng)變及應(yīng)力和沖擊力的時(shí)程曲線。在對(duì)數(shù)值試驗(yàn)的分析整理中，重點(diǎn)是對(duì)構(gòu)件整體變形、沖擊力時(shí)程曲線中的平臺(tái)力以及跨中應(yīng)變進(jìn)行了分析，得到了以下幾個(gè)關(guān)系式： (1)構(gòu)件撓度和沖擊能量的關(guān)系；

4、 (2)構(gòu)件約束效應(yīng)系數(shù)和沖擊力平臺(tái)值的關(guān)系； (3)構(gòu)件跨中應(yīng)變和跨中撓度的關(guān)系。 另外，在數(shù)值實(shí)驗(yàn)中，還對(duì)影響構(gòu)件沖擊性能的因素進(jìn)行了定性的分析，得到影響構(gòu)件沖擊性能的主要因素有：鋼管壁厚和強(qiáng)度、核心混凝土強(qiáng)度等級(jí)、約束條件、沖擊能量等。 本課題為進(jìn)一步研究鋼管混凝土這種材料的沖擊性能提供了試驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)值模擬的分析方法。這種通過大型有限元分析軟件進(jìn)行模擬分析與計(jì)算的作法，是一種研究鋼管混凝土構(gòu)件的新方法、新思