圓形鋼管混凝土構(gòu)件承載力的規(guī)程對(duì)比分析

1、2013年第1期(總189期)安徽建筑圓形鋼管混凝土構(gòu)件承載力的規(guī)程對(duì)比分析TheComparisonbetweenCodesabouttheCapacitiesofTubeMembersofCircularSteelTubeConcrete朱益，鄭懿(深圳市華納國際建筑設(shè)計(jì)有限公司，浙江杭州310000)摘要：以圓鋼管混凝土軸心受壓、受彎和壓彎構(gòu)件為研究對(duì)象，對(duì)《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》和《鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》關(guān)于構(gòu)件承栽力計(jì)

2、算值進(jìn)行了詳細(xì)比較。首先，詳細(xì)闡述了各規(guī)范的詳細(xì)規(guī)定原則和內(nèi)容。接著，以截面舍鋼率和構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比為參數(shù)，自編Madab程序?qū)σ?guī)范內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)比較。結(jié)果表明：軸壓強(qiáng)度承栽力兩者較接近，軸壓穩(wěn)定承載力、彎矩承載力和壓彎平面內(nèi)穩(wěn)定承栽力會(huì)隨參數(shù)而變化，建議設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)舍理比較而選擇參照規(guī)范，確保結(jié)構(gòu)更安全。關(guān)鍵詞：圓鋼管混凝土；規(guī)范；承栽力；安全中圖分類號(hào)：TU375文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：10o77359(2013)01一0140030前言圓鋼

3、管混凝土柱能較好提高核心混凝土的強(qiáng)度和變形能玨力[1】，因此得到了深入的研究和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，如《鋼管混凝柏土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(DBJ13—51—2003)闥和《鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)程》(DDT5085—19990)腳，并在實(shí)際工程中得到廣泛應(yīng)計(jì)用，如古北財(cái)富中心大廈、廣州合景大廈嘲、深圳中航廣場(chǎng)婀等。顯然，詳細(xì)分析規(guī)范間的區(qū)別顯得非常必要，尤其是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員。此外，在實(shí)際應(yīng)用中，圓鋼管混凝土柱主要以軸壓、偏應(yīng)壓為主，因此，本文分

4、別以軸心受壓構(gòu)件、受彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件用為研究對(duì)象，以含鋼率和長(zhǎng)細(xì)比為參數(shù)，自編MATLAB程序，就各規(guī)范關(guān)于各類構(gòu)件的承載力計(jì)算值進(jìn)行詳細(xì)比較，供結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員參考。安徽建筑圜1規(guī)范基本規(guī)定11軸壓構(gòu)件軸心受壓柱可分為短柱和長(zhǎng)柱，其承載力分別定為強(qiáng)度承載力和穩(wěn)定承載力。對(duì)于前者，文獻(xiàn)【2]和文獻(xiàn)【3]都視外鋼管和核心混凝土于一體，采用組合強(qiáng)度設(shè)計(jì)值來求解，區(qū)別在于該值的求解方法，具體可見公式(1)、(2)：文獻(xiàn)[2J：N=M1141026

5、)fo(AAJ(1)文獻(xiàn)【3]：N=￡A=(1212B6C∈2)‘(AAJ(2)BI=01759fy／2350974，Cl：一010381~2000309對(duì)于穩(wěn)定承載力，按照長(zhǎng)細(xì)比的變化，文獻(xiàn)【2】和文獻(xiàn)【3]都將穩(wěn)定系數(shù)的求解方法分為三個(gè)變化段，兩者的主要區(qū)別在于界限長(zhǎng)細(xì)比取值以及各分段函數(shù)的系數(shù)取法，具體可見公式(3)一(8)：文獻(xiàn)【2]：當(dāng)≤。時(shí)，‘P=1(3)當(dāng)o時(shí)，‘P：d／‘(8)其中。=fit、／(4206550)／(12

6、12Blc1∈k，l=1『、／Ep，：(0192f~235o488)f~，E=fs，s)=325lOaf，a=(d：)I／e，b=2(dx：)0／e，c=lk：(d一：)／e，d=50002500(235／fy)，e=(一)。12受彎構(gòu)件類同軸壓構(gòu)件強(qiáng)度承載力，文獻(xiàn)【2]和文獻(xiàn)【3】在求解彎曲構(gòu)件最大承載力時(shí)，都將外鋼管和核心混凝土視為一體，區(qū)別在于組合強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和塑性系數(shù)的取法，如式(9)、(10)所示：文獻(xiàn)[21：MmW工；r104

7、0481n(01)w工(9)文獻(xiàn)[3】：M=rmW工，當(dāng)￡≥085時(shí)，rm=14，反之，取rm=12(1O)13壓彎構(gòu)件對(duì)于壓彎構(gòu)件，當(dāng)處于小偏心受壓時(shí)，文獻(xiàn)【2】和文獻(xiàn)【3]均采用軸力一彎矩直線關(guān)系求解截面平面內(nèi)穩(wěn)定承載力，當(dāng)處于大偏心受壓時(shí)，文獻(xiàn)【2]采用拋物線關(guān)系，而文獻(xiàn)[3]采用直線關(guān)系，具體可見公式(11)～(14)：文獻(xiàn)21：當(dāng)N／N≥2‘p時(shí)()≤1)當(dāng)N／N04時(shí)，~qo=O10146一。文獻(xiàn)[3】：當(dāng)N／A≥02‘P時(shí)

8、麗4N13M麗≤l)‘DN。1O71(1—04N／NE)rmW工N百2E當(dāng)N／A≥O2‘P時(shí)一[3／NM≤l(14)14q~N(1—04N／NE)w工一2軸壓構(gòu)件承載力參數(shù)分析收稿日期：2012—12—26作者簡(jiǎn)介：朱益(198f一)，男，安徽安慶人，工程師，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由式(1)、(2)可知，對(duì)于軸壓構(gòu)件強(qiáng)度承載力，文獻(xiàn)【2]和文與性能分l研究。獻(xiàn)[3】的區(qū)別在于組合強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的區(qū)別，且從表達(dá)式可知其值雖2013年第1期(總189

9、期)安徽建筑建設(shè)監(jiān)理表1⑤伸縮縫處不得積水，無阻塞、滲漏、變形、開裂現(xiàn)象。72實(shí)測(cè)項(xiàng)目(見表1)8總結(jié)①產(chǎn)品方面：梳型鋼板齒做適當(dāng)改進(jìn)，齒倒角做成弧形減輕對(duì)車胎的磨損；梳型鋼板可適當(dāng)刻紋防滑；二次緊固上限位螺絲后用環(huán)氧樹脂封頭。②設(shè)計(jì)方面：關(guān)注路面層問水及橋梁碎石盲溝排水對(duì)伸縮縫的影響，特別是縱坡較大處的伸縮縫，設(shè)計(jì)上要予以優(yōu)化考慮；結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際及橋梁的伸縮量，進(jìn)行科學(xué)的選型。③認(rèn)真細(xì)致地做好預(yù)埋件及剛?cè)峤Y(jié)合處的處理，避免早期破壞。④擇

10、優(yōu)選取產(chǎn)晶和專業(yè)安裝隊(duì)伍，是施工質(zhì)量的重要保障。⑤高度重視混凝土的養(yǎng)生，制定合理的工期，嚴(yán)禁提前開放交通，避免早期破壞。⑥及時(shí)檢查，發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)維修保養(yǎng)，避免更大的破壞，從而延長(zhǎng)伸縮縫的使用周期。參考文獻(xiàn)[1]JTGD602004，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范【s】北京：人民交通出版社2004JTG／TF50—2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范cs1北京：人民交通出版社2011JTrF327—2004，公路橋梁伸縮裝置【s】北京：人民交通出版社，2

11、004JDT723—2008，公路單元式多向變位梳形板橋梁伸縮裝~tts1北京：人民交通出版社，2008牛東強(qiáng)公路橋梁伸縮縫伸縮量確定及伸縮縫安裝控制[J1山西建筑，2010(12)張東明橋梁伸縮縫安裝的質(zhì)量控制措施[J]中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009(8)JTGF80／1—2001，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)【s】北京：人民交通出版社，2001暑8暑雹；芻題≥羈苔皂套鼴芻≥黽芻是≥豆g曼要各黽各各各(上接第141頁)文獻(xiàn)[3]／b，反之，文

12、獻(xiàn)【2]較文獻(xiàn)【3】大。此外，承載力差的絕對(duì)值均在10％以內(nèi)。由式(3)～(8)可知，當(dāng)材料強(qiáng)度和含鋼率一定時(shí)，影響軸壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)和穩(wěn)定承載力的因素為長(zhǎng)細(xì)比。圖3、圖4給出了含鋼率分別為008和016，且鋼材為Q345，混凝土為C40時(shí)的穩(wěn)定系數(shù)差、軸壓穩(wěn)定承載力差(文獻(xiàn)[3]較文獻(xiàn)[2】的承載力的增值百分?jǐn)?shù))與長(zhǎng)細(xì)比的關(guān)系曲線。由圖可知，每一類含鋼率都存在著界限長(zhǎng)細(xì)比，當(dāng)構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比小于該界限長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)差和穩(wěn)定承載力差隨著長(zhǎng)細(xì)

13、比的增大而增大，反之減小。此外，當(dāng)含鋼率值小時(shí)，文獻(xiàn)[3]和文獻(xiàn)【2]的差別較明顯，且該差別隨著含鋼率的增人而降低。3受彎構(gòu)件承載力參數(shù)分析類同軸壓強(qiáng)度承載力比較，根據(jù)公式(9)～(10)，圖5～圖6分別給出了核心混凝土為C40和C60時(shí)的文獻(xiàn)【3]和文獻(xiàn)[2]的彎矩承載力差與截麗含鋼率的關(guān)系曲線。由圖可知，當(dāng)含鋼小時(shí)，文獻(xiàn)【31較文獻(xiàn)【21大，日偏差隨著含鋼率的增大而偏小。安徽4壓彎構(gòu)件軸力一彎矩曲線參數(shù)分析建筑圜對(duì)壓彎構(gòu)件平面內(nèi)穩(wěn)定

14、承載力進(jìn)行比較，其實(shí)質(zhì)是對(duì)在相同條件下的軸力一彎矩曲線進(jìn)行比較。由式(11)(14)可知，應(yīng)先確定含鋼率柑長(zhǎng)細(xì)比，如7～圖8所示，含鋼率為008，長(zhǎng)細(xì)比分別為16和60fh可知，長(zhǎng)細(xì)比較小時(shí)，文獻(xiàn)f2】和文獻(xiàn)【31的軸力一彎矩曲線存在著交叉區(qū)，而當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比增到一定程度時(shí)，文獻(xiàn)【3】的曲線在文獻(xiàn)[2】曲線的外側(cè)，因此，不能簡(jiǎn)單的斷定采用何種規(guī)范更安全。此外，改變含鋼率也存在類似情況。5結(jié)論以圓形鋼管混凝土軸壓強(qiáng)度承載力與穩(wěn)定承載力、彎矩承載

15、力以及平面內(nèi)壓彎穩(wěn)定承載力為研究對(duì)象，以截面含鋼率和構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比為分析參數(shù)，自編Matlab程序?qū)ο鄳?yīng)規(guī)程進(jìn)行了詳細(xì)的比較，指出文獻(xiàn)【2]和文獻(xiàn)【3】關(guān)于軸壓強(qiáng)度承載力差值在10％及以內(nèi)，而軸壓穩(wěn)定承載力、彎矩承載力和壓彎穩(wěn)定承載力會(huì)隨參數(shù)變化而變化，為確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更安全，需進(jìn)行合理比較。參考文獻(xiàn)[1】韓林海鋼管混凝土結(jié)構(gòu)理論與實(shí)踐【M】北京：科學(xué)出版社，2007【2】DBJ13—51—2003，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[s1福州：福建省建