鋼管混凝土受壓承載力

§4.2鋼管混凝土的基本力學(xué)特性一、受壓承載力1．短柱的試驗(yàn)研究OA段：彈性階段AB段：彈塑性階段B點(diǎn)：鋼管開始屈服BC段：塑性更明顯C點(diǎn)：達(dá)極限狀態(tài)

二、軸心受壓短柱的極限分析受壓承載力計(jì)算方法：極限平衡理論計(jì)算法《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》CECS28：90采用。把鋼管混凝土看成是一組組合材料，通過大量試驗(yàn)研究，得到考慮了混凝土強(qiáng)度提高后的的組合抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值?！朵?混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》DL/T5085-1999采用。把鋼管混凝土短柱看做鋼管和核心混凝土兩種組件組成的結(jié)構(gòu)體系，計(jì)算簡圖如下圖所示。鋼管混凝土短柱的承載力可由極限平衡理論求得，做如下假定：①結(jié)構(gòu)變形很小，可以不考慮受力過程中幾何尺寸的變化；②結(jié)構(gòu)在材料破壞前不會(huì)失穩(wěn)（短柱）；③荷載為單調(diào)遞增；④鋼材屈服、混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變后均為理想塑性，保持屈服應(yīng)變不變；在極限狀態(tài)下，鋼管的應(yīng)力狀態(tài)為縱向受壓、環(huán)向受拉的雙向受力狀態(tài)，并沿管的壁厚均勻分布。在外荷載作用下，鋼管應(yīng)力和核心混凝土的應(yīng)力處于平衡狀態(tài)。求解軸壓短柱承載力利用以下條件。鋼材的屈服條件（可采用VonMises屈服條件）：式中：—鋼材在單軸下的屈服強(qiáng)度下限混凝土的屈服條件式中：—混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度；—混凝土周邊收到的側(cè)向壓力；—有側(cè)壓力時(shí)核心混凝土的抗壓強(qiáng)度。由式中：—核心混凝土截面面積—鋼管截面面積（因管壁較?。┯森h(huán)向力平衡條件得：聯(lián)立上述四個(gè)方程，可求得其中，，稱為套箍系數(shù)。因而，荷載N是側(cè)壓力p的函數(shù)。為求得極限荷載，可由極值條件建立第五個(gè)方程：一般設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)確定套箍系數(shù)，則可由上式求得相應(yīng)于的值。最后，可得極限承載力表達(dá)式為:其中系數(shù)：同時(shí)，鋼管的縱向應(yīng)力最大值和鋼管的環(huán)向應(yīng)力最大值為經(jīng)分析，系數(shù)可以簡化為：，其計(jì)算誤差不超過1.5%。于是，單肢鋼管混凝土受壓極限承載力可用下式計(jì)算：工程設(shè)計(jì)中還可簡化為：套箍系數(shù)宜控制在0.3~3.0之間?！菫榱朔乐够炷翉?qiáng)度等級(jí)過高時(shí)，鋼管的套箍能力不足而引起混凝土脆性破壞。——是為了防止因混凝土強(qiáng)度等級(jí)過低而使結(jié)構(gòu)在使用荷載下產(chǎn)生塑性變形。

三、受壓承載力的影響系數(shù)影響鋼管混凝土承載力的主要因素：構(gòu)件長細(xì)比偏心率柱子兩端彎矩的比值柱兩端的約束條件采用短柱承載力乘以修正系數(shù)采用修正計(jì)算長度的方法

四、具體計(jì)算方法（1）軸心受壓柱①承載力計(jì)算軸心受壓圓鋼管混凝土柱的軸向壓力設(shè)計(jì)值，應(yīng)滿足如下要求：當(dāng)管內(nèi)混凝土等級(jí)大于等于C50，且套箍系數(shù)時(shí)，應(yīng)按下式計(jì)算：式中：—鋼管混凝土短柱的軸心受壓承載力設(shè)計(jì)值；—分別為鋼管混凝土的套箍系數(shù)和含鋼率；—與混凝土強(qiáng)度等級(jí)有關(guān)的系數(shù)，按下表取值；—分別為鋼管內(nèi)填混凝土和鋼管的截面面積；—分別為鋼管和混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；—軸心受壓柱考慮構(gòu)件長細(xì)比影響的受壓承載力折減系數(shù)混凝土等級(jí)C50C55C60C65C70C75C802.001.951.901.851.801.751.701.001.111.231.381.561.782.04②的計(jì)算考慮長細(xì)比對(duì)軸心受壓圓鋼管混凝土柱承載力的折減系數(shù)，按下列公式計(jì)算：A、當(dāng)時(shí)，取B、當(dāng)（2）偏心受壓柱①承載力計(jì)算偏心受壓圓鋼管混凝土柱的軸向壓力設(shè)計(jì)值，應(yīng)滿足如下要求：式中：—鋼管混凝土短柱（l0/D≤4)軸心受壓承載力設(shè)計(jì)值；—考慮長細(xì)比影響的承載力折減系數(shù)；—考慮偏心率影響的承載力折減系數(shù)；同時(shí)要求式中：—軸心受壓長柱或中長柱承載力的折減系數(shù)。②的計(jì)算圓鋼管混凝土柱考慮偏心率影響的承載力折減系數(shù)，分別按下列情況考慮：A、當(dāng)時(shí)，按小偏壓考慮B、當(dāng)時(shí)，按大偏壓考慮式中：—柱上、下端較大彎矩一端軸向力對(duì)柱截面形心的偏心矩；—鋼管的內(nèi)半徑；—柱上、下端彎矩設(shè)計(jì)值兩者中的較大值；—對(duì)應(yīng)于柱的軸壓力設(shè)計(jì)值。③的計(jì)算偏心受壓圓鋼管混凝土柱考慮長細(xì)比影響的承載力折減系數(shù)，按下式計(jì)算：A、當(dāng)(短柱)B、當(dāng)(長柱)式中：—柱的等效計(jì)算長度；—柱的等效計(jì)算長度系數(shù)。④的計(jì)算K是考慮柱身彎矩分布梯度影響的等效長度系數(shù)，應(yīng)根據(jù)柱的類型按下列方法計(jì)算。柱的彎矩圖大致有三種類型，如下圖所示。現(xiàn)令且三角形：對(duì)頂三角形：梯形：Ⅰ、軸心受壓柱和桿件Ⅱ、無側(cè)移框架柱的常見值及k值有：Ⅲ、有側(cè)移框Ⅳ架柱Ⅳ、懸臂柱當(dāng)懸臂柱的自由段有力偶作用時(shí)：取較大值為懸臂柱自由端的彎矩與嵌固端的彎矩值比值。當(dāng)

為負(fù)值（雙向壓彎）時(shí)，則按反彎點(diǎn)所分割成的高度為的懸臂柱計(jì)算。五、鋼管混凝土的其他計(jì)算方法介紹1、軸心受壓構(gòu)件：

《鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》（DL/T5085—1999）提出的單肢鋼管混凝土軸心受力的承載力計(jì)算公式：式中：—軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)鋼材種類和長細(xì)比查表；—鋼管混凝土截面面積；—鋼管混凝土組合軸壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按下式計(jì)算；—計(jì)算系送數(shù)；式中：—分別慮為混凝疑土的軸籠心受壓腫標(biāo)準(zhǔn)值滋和設(shè)計(jì)蔑值；—鋼材的凍強(qiáng)度設(shè)計(jì)天值；—鋼材義的屈服顧強(qiáng)度；—構(gòu)件塘截面套炊箍系數(shù)冊(cè)設(shè)計(jì)值學(xué)，—構(gòu)件醫(yī)截面含電鋼率，；；—鋼管和雖混凝土的艦截面面積汗；采用第一災(zāi)組鋼材的值由計(jì)算，采蔑用第二、窗三組鋼材休的值應(yīng)按上郵式計(jì)算值穩(wěn)乘以換算圓系數(shù)乘以k1后確定：啊對(duì)Q23取5和Q3蹈45鋼，作k1=0.9嬸6；對(duì)Q籃390鋼墊，k1=0.9六4。鋼材折分組可按翅《鋼結(jié)構(gòu)盈設(shè)計(jì)規(guī)范桿》（GB導(dǎo)5001言7-20落03)的有關(guān)既規(guī)定確痛定。2、受彎歲構(gòu)件：圓鋼管混笑凝土抗彎冰承載力驗(yàn)評(píng)算公式為循：式中：—計(jì)算霞構(gòu)件范捕圍內(nèi)的召最大彎結(jié)矩；—構(gòu)件嚇截面抵材抗矩；—構(gòu)件狠截面抗教彎塑性基發(fā)展系檔數(shù)；—套箍系殖數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值筋，；；3、壓彎擔(dān)構(gòu)件：《鋼—混問凝土組合帆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)悶規(guī)程》（見DL/T駁5085飛—199回9）提出獵了鋼管混讓凝土壓彎窩構(gòu)件承載肚力的計(jì)算牙方法。鋼管混凝錫土構(gòu)件的僚承載力按碼下列方法賤計(jì)算：①當(dāng)②當(dāng)鋼管混窮凝土的輩穩(wěn)定承懶載力按內(nèi)下式