不同冲击角度作用后的圆钢管柱滞回性能试验研究
发布时间：2020-12-28 12:05
为研究冲击作用后圆钢管柱的抗震性能,以冲击角度(0°、45°和90°)和轴压比(0.4、0.6和0.8)为设计参数,实施9个冲击作用后的圆钢管柱试件和3个未受冲击作用的对比试件的水平低周往复荷载试验,观察试件的破坏形态,获取试件的滞回曲线和骨架曲线。探讨了不同设计参数对试件的极限承载力、破坏模式、延性、刚度退化以及耗能等抗震性能指标的影响。试验结果表明:受冲击作用后的钢管柱的破坏位置均集中在柱底塑性铰区域,主要表现为柱底钢材的鼓曲和断裂;相比于未受冲击作用的钢管柱,受冲击作用后的钢管柱的滞回曲线饱满程度降低,延性和耗能能力显著下降,极限承载力和刚度有所降低,但降低幅度不大;冲击角度主要影响钢管柱的延性和耗能能力,对钢管柱的极限承载力和刚度影响较小;轴压比对钢管柱的滞回性能影响显著,随着轴压比的增大,试件的极限承载力降低,刚度退化更快,延性和耗能能力显著降低;为保证钢管柱具有足够的延性和耗能能力,应严格控制其轴压比。
【文章来源】：土木工程学报. 2020年11期 北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
试件尺寸及构造
所有试件加工长度为1580mm,有效长度(水平荷载加载点到柱底的距离)为1200mm。试件底端设置边长376mm、厚度为22mm的盖板,每个盖板设置6个直径为30mm的螺栓孔便于柱底基座和柱顶油压千斤顶固定。所有圆钢管柱均在钢厂进行加工,钢材强度等级为Q235,加工时先将圆钢管一端焊接在盖板上,然后再焊上另一盖板。为防止试验过程中圆钢管端部发生破坏,在圆钢管端部和盖板之间分别焊接8个加劲肋。为了探究圆钢管柱受冲击作用后的抗震性能,对9个圆钢管柱进行落锤冲击试验,从而对圆钢管柱施加一定的侧向冲击能量。落锤冲击高度均为150mm,冲击位置为试件加工长度的中点,落锤冲击装置和冲击后的钢管柱如图2所示。1.2 材料力学性能
试验时,分别对试件进行预加载和正式加载。对试件进行预加载和卸载的主要目的在于消除支座、加载面间隙的影响,消除试件内部的不均匀性,并检查试件装置以及各量测仪器的记录是否正常[11]。试件预加载采用力控制加载,加载最大数值控制在20%有限元计算峰值荷载。试验正式加载采用ACT-24[15]推荐的荷载和位移混合控制方法,如图4所示。试件屈服前按照0.25Puc、0.50 Puc、0.70Puc进行加载,其中Puc为有限元模型预测的极限承载力。试件屈服后采用位移控制加载,依次为Δy、1.5Δy、2.0Δy、3.0Δy、5.0Δy、7.0Δy、8.0Δy等。屈服位移Δy= Puc/Ksec,其中Ksec为荷载达到0.7Puc时荷载-变形曲线的割线刚度。对于力控制时,每级荷载分别循环3次;对于位移控制时,前面三级位移加载步(Δy、1.5Δy、2.0Δy)每级循环3次,剩下的位移加载步每级循环2次。当试件水平承载力下降至峰值荷载的85%或者出现严重的破坏变形时,结束本次试验。2 试验结果与分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]方形复合不锈钢管混凝土柱滞回性能研究[J]. 郑永乾,赖鹏松,何春霞. 土木工程学报. 2019(12)
[2]带肋冷弯薄壁方钢管混凝土柱滞回性能研究[J]. 王志滨,郭俊涛,张万安,郑永乾. 建筑结构学报. 2019(11)
[3]多腔钢管混凝土异形柱不同方向抗震性能试验研究[J]. 殷飞,薛素铎,曹万林,董宏英,武海鹏. 建筑结构学报. 2019(11)
[4]侧向冲击作用下钢管混凝土柱动力响应试验研究及计算方法[J]. 王潇宇,Cristoforo Demartino,徐金俊,肖岩. 土木工程学报. 2017(12)
[5]圆钢管混凝土柱抗冲击性能试验与有限元分析[J]. 曾希,熊雷,李召,赵彦,杜国锋. 建筑结构学报. 2017(S1)
[6]多次侧向冲击下双层钢管混凝土结构的响应分析[J]. 王宇,钱旭东. 振动与冲击. 2017(02)
[7]底部加强矩形钢管混凝土柱抗震性能优化分析[J]. 惠存,曹万林,王元清,王斌. 振动与冲击. 2016(02)
[8]标准火灾作用下钢管混凝土短柱落锤动态冲击试验研究[J]. 霍静思,任晓虎,肖岩. 土木工程学报. 2012(04)
[9]高温后钢管混凝土短柱落锤动态冲击试验研究[J]. 任晓虎,霍静思,陈柏生. 振动与冲击. 2011(11)
[10]侧向冲击作用下钢管混凝土构件的简化分析模型[J]. 瞿海雁,李国强,孙建运,陈素文. 同济大学学报(自然科学版). 2011(01)
本文编号：2943723
【文章来源】：土木工程学报. 2020年11期 北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
试件尺寸及构造
所有试件加工长度为1580mm,有效长度(水平荷载加载点到柱底的距离)为1200mm。试件底端设置边长376mm、厚度为22mm的盖板,每个盖板设置6个直径为30mm的螺栓孔便于柱底基座和柱顶油压千斤顶固定。所有圆钢管柱均在钢厂进行加工,钢材强度等级为Q235,加工时先将圆钢管一端焊接在盖板上,然后再焊上另一盖板。为防止试验过程中圆钢管端部发生破坏,在圆钢管端部和盖板之间分别焊接8个加劲肋。为了探究圆钢管柱受冲击作用后的抗震性能,对9个圆钢管柱进行落锤冲击试验,从而对圆钢管柱施加一定的侧向冲击能量。落锤冲击高度均为150mm,冲击位置为试件加工长度的中点,落锤冲击装置和冲击后的钢管柱如图2所示。1.2 材料力学性能
试验时,分别对试件进行预加载和正式加载。对试件进行预加载和卸载的主要目的在于消除支座、加载面间隙的影响,消除试件内部的不均匀性,并检查试件装置以及各量测仪器的记录是否正常[11]。试件预加载采用力控制加载,加载最大数值控制在20%有限元计算峰值荷载。试验正式加载采用ACT-24[15]推荐的荷载和位移混合控制方法,如图4所示。试件屈服前按照0.25Puc、0.50 Puc、0.70Puc进行加载,其中Puc为有限元模型预测的极限承载力。试件屈服后采用位移控制加载,依次为Δy、1.5Δy、2.0Δy、3.0Δy、5.0Δy、7.0Δy、8.0Δy等。屈服位移Δy= Puc/Ksec,其中Ksec为荷载达到0.7Puc时荷载-变形曲线的割线刚度。对于力控制时,每级荷载分别循环3次;对于位移控制时,前面三级位移加载步(Δy、1.5Δy、2.0Δy)每级循环3次,剩下的位移加载步每级循环2次。当试件水平承载力下降至峰值荷载的85%或者出现严重的破坏变形时,结束本次试验。2 试验结果与分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]方形复合不锈钢管混凝土柱滞回性能研究[J]. 郑永乾,赖鹏松,何春霞. 土木工程学报. 2019(12)
[2]带肋冷弯薄壁方钢管混凝土柱滞回性能研究[J]. 王志滨,郭俊涛,张万安,郑永乾. 建筑结构学报. 2019(11)
[3]多腔钢管混凝土异形柱不同方向抗震性能试验研究[J]. 殷飞,薛素铎,曹万林,董宏英,武海鹏. 建筑结构学报. 2019(11)
[4]侧向冲击作用下钢管混凝土柱动力响应试验研究及计算方法[J]. 王潇宇,Cristoforo Demartino,徐金俊,肖岩. 土木工程学报. 2017(12)
[5]圆钢管混凝土柱抗冲击性能试验与有限元分析[J]. 曾希,熊雷,李召,赵彦,杜国锋. 建筑结构学报. 2017(S1)
[6]多次侧向冲击下双层钢管混凝土结构的响应分析[J]. 王宇,钱旭东. 振动与冲击. 2017(02)
[7]底部加强矩形钢管混凝土柱抗震性能优化分析[J]. 惠存,曹万林,王元清,王斌. 振动与冲击. 2016(02)
[8]标准火灾作用下钢管混凝土短柱落锤动态冲击试验研究[J]. 霍静思,任晓虎,肖岩. 土木工程学报. 2012(04)
[9]高温后钢管混凝土短柱落锤动态冲击试验研究[J]. 任晓虎,霍静思,陈柏生. 振动与冲击. 2011(11)
[10]侧向冲击作用下钢管混凝土构件的简化分析模型[J]. 瞿海雁,李国强,孙建运,陈素文. 同济大学学报(自然科学版). 2011(01)
本文编号：2943723
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