【摘 要】
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撞击荷载作为一种偶然荷载,在建筑物或构筑物的正常使用阶段时有发生,例如恐怖袭击使大型公共枢纽建筑关键受力部位遭受车辆撞击,泥石流等自然灾害发生时滚石对桥墩的撞击,船只对桥墩的撞击等。构件在遭受侧向撞击荷载的过程中往往同时承受轴向的持续荷载,因此钢管混凝土构件在长期荷载作用下遭受侧向撞击荷载的工况时有发生。钢管混凝土构件在长期荷载作用下,核心混凝土发生收缩、徐变以及刚度退化,可能导致外钢管局部应力过
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撞击荷载作为一种偶然荷载,在建筑物或构筑物的正常使用阶段时有发生,例如恐怖袭击使大型公共枢纽建筑关键受力部位遭受车辆撞击,泥石流等自然灾害发生时滚石对桥墩的撞击,船只对桥墩的撞击等。构件在遭受侧向撞击荷载的过程中往往同时承受轴向的持续荷载,因此钢管混凝土构件在长期荷载作用下遭受侧向撞击荷载的工况时有发生。钢管混凝土构件在长期荷载作用下,核心混凝土发生收缩、徐变以及刚度退化,可能导致外钢管局部应力过高而发生局部鼓曲。诸多试验研究表明长期荷载作用会对钢管混凝土构件的静力力学性能产生不利影响,就笔者查阅的相关文献而言,对钢管混凝土构件考虑长期荷载及撞击荷载共同作用的力学性能研究较少,本文利用ABAQUS有限元软件,采用数值分析与理论分析相结合的方法,对钢管混凝土构件在长期荷载作用下遭受撞击荷载的力学性能进行了研究,主要内容如下:(1)采用合理的本构关系,以分段验证的方式分别对钢管混凝土构件在长期荷载作用下的承载力计算模型、钢管混凝土构件遭受撞击荷载的计算模型、以及撞击后的剩余受压承载力计算模型进行了验证,与典型试验数据对比表明计算模型精度良好,在确保各阶段计算模型准确的基础上,建立了长期荷载作用下钢管混凝土构件遭受撞击荷载的有限元计算模型以及钢管混凝土构件遭受撞击后的剩余受压承载力计算模型。(2)基于合理的有限元计算模型,对钢管混凝土构件在一次加载模式下和长期荷载作用下遭受侧向撞击荷载的动力响应进行对比分析,通过对撞击力时程曲线、位移时程曲线、撞击力冲量变化、撞击过程中的能量变化、跨中截面弯矩、外钢管和核心混凝土的应力状态、撞击后的剩余受压承载力进行对比,表明长期荷载作用对钢管混凝土构件的抗撞击性能有一定的不利影响。(3)以跨中极限挠度和构件遭受撞击后的剩余受压承载力系数作为抗撞击性能评价指标,对一次加载模式下和长期荷载作用下钢管混凝土构件的抗撞击性能进行参数分析,结果表明:参数分析中考虑长期荷载作用均会使构件跨中极限挠度增大、剩余受压承载力减小,提高含钢率、降低长期荷载比可以减小长期荷载作用对构件抗撞击性能的不利影响。(4)采用修正系数法,在钢管混凝土构件静态极限弯矩计算方法的基础上,提出了一次加载模式下钢管混凝土构件跨中截面动态极限弯矩简化计算方法,与数值计算结果对比精度良好。并以此为基础通过系数折减的方式提出了长期荷载作用下钢管混凝土构件跨中截面动态极限弯矩计算方法。
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