[学习]钢管混凝土构件计算
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
(11-26) I1、A1— 一根横腹杆的惯性矩和截面面积;
b—两肢钢管混凝土柱的中心距
2、双(四)肢缀条柱(有斜腹杆)
见图11-4,双(四)肢缀条柱的x、y两轴均为虚轴,且两 方向对称。
•3、三肢缀条柱自学
按上述公式求出换算长细比λoy或λox后,查表求出稳定设 计安全系数值,即可按公式(11-35)计算轴压格构柱的 稳定承载力:
(11-4)
式中:fsc——组合抗压强度设计值,按表10-2(或表10-5、 表10-9)取用,系数B、C按公式(10-2)计算 。对于空 心钢管混凝土柱按下式计算:
(11-5)
ζo——套箍系数,ζo=αf/fc; α——含钢率,按下式计算:
(11-6)
Asc——构件截面总面积,由下式确定:
t——钢管壁厚; fc——混凝土抗压强度设计值
§11-3 偏心受力构件的强度和稳定计算
偏心受力构件包括压弯和拉弯构件。钢管混凝土拱圈在绝 大多数情况下是属于压弯构件
一、偏压(即压弯)构件的强度和稳定问题 1、偏压构件的破坏特征 偏压构件的破坏与构件的长细比有关。对于长细比λsc≤20
的短柱,一般将发生强度破坏。图11-8给出了轴向力和构 件最大纤维应变的关系曲线。
式中:N、M——计算截面的最大轴向力和弯矩,用于钢管
混凝土拱桥计算时,应按公路桥规取用计算内力即Nj、Mj 并应同时考虑Njmax→ Mj和Mjmax→Nj两种布载工况;
Asc、Wsc——构件的截面面积和截面抵抗矩;
NE——欧拉临界力, 10-7、表Es1c—0-1—0)截确面定的;组合弹性模量,可查表10-3(或表
曲线上oa段为弹性工作; 过了a点,截面受压区不断发展塑性,钢管和受压区混凝
土之间产生了非均紧箍力,工作呈弹塑性。
随着荷载的继续增加,塑性区继续深入,到达曲线最高点 时,内外力不再保持平衡,构件失去承载力,受压区混凝
土不退出工作,曲线开始下降,构件失稳破坏。
偏压构件失稳破坏时,随着构件长细比和荷载相对偏心 率不同,破坏截面的应力分布亦有三种情况:
(11-7)
§11-2 轴心受压构件的稳定计算
在实际工程中,钢管混凝土柱和拱圈的长细比都很大。在 多数情况下,钢管混凝土轴心受压构件的承载力是由稳定 控制的。因此说稳定问题对钢管混凝土轴压构件是非常重 要的。
关于稳定的计算方法也有很多,各有优缺点和适用范围。 在此仅介绍用组合模量确定单柱临界力和格构式柱的稳定 计算方法。
于是公式(11-23)可以简化为如下形式:
(11-24) 式中:E scIsc— 一根钢管混凝土柱肢的组合刚度;
EsA1 — 一根横(平)腹杆(系空钢管)的刚度; λ1 —钢管混凝土单肢长细比,
(11-25)
l1 —平腹杆间距; ro —单肢钢管外半径; λo—平腹杆空钢管的长细比,按下式计算:
式中:l——构件的计算长度; D——钢管的外径,D=2ro
(11-8)
一、单管混凝土轴心受压构件的稳定
1、临界力的确定 在前两章中我们已经利用合成法求出了钢管混凝土作为
一种组合材料的组合强度和组合模量,因而可以直接应 用欧拉公式求出构件的临界力。
在弹性阶段:
(11-9a) 在弹塑性阶段:
(11-9b) 相应的临界应力为:
•Back
•例题11-1课下看
二、格构式柱的稳定问题
当轴心受压柱的长度较大时,或对于荷载偏心较大的压弯 构件,为了节约材料,宜采用格构式截面,将弯矩转化为 轴向力。采用的格构式截面有双肢,三肢和四肢等几种, 参见图11-1。
格构式构件由柱肢和缀材组成。
穿过柱肢的轴称为实轴,穿过缀材平面的轴称为 虚轴。
•ε
图中oa段为弹性工作阶段,到a点时,钢管最大的压应力 达到屈服点fy。
过a点后截面发展塑性,受压区产生紧箍力,ab段为弹塑 性工作阶段。
到b点时截面趋近塑性铰,变形将无限增加,压区紧箍力 仍有所增长。破坏时拉、压区的钢管应力均可达到屈服强 度(强度破坏)。
对长细比大于20的钢管混凝土柱将发生稳定破坏。图11-9 中给出了轴向力与柱中点挠度的关系曲线。
四分点的名义屈曲临界压力公式可以写成如下形式:
相应的临界应力为:
(11-36)
(11-37)
式中:S——拱圈的轴线长度; K——拱轴线的换算长度系数,与拱的约束条件有关
:三铰拱,K=0.58;双铰拱,K=0.545;无铰拱,K=0.36 ;
lo——拱圈的计算长度,lo=KS; 面应Is取c—截—面拱总圈惯截性面矩对。拱圈平面的惯性矩,对于格构式断
公式(11-36),(11-37)与前面钢管混凝土单柱的临界 力公式形式相同,因此拱圈平面内的稳定问题亦可用公式 (11-35)计算。即
但是,按上述公式计算时,稳定设计安全系数是根据拱圈 的截面形式采用单肢柱的长细比λsc或格构式柱的换算长 细比λoy或λox查取的。
3、拱圈的出平面稳定问题 为了增加拱圈出平面的稳定性,在不影响桥面净空高度的
(d)两种材料变形模量不仅在截面上是变化的而且沿构件 长度方向也不相同。
2、偏压构件相关曲线
图11-10中λsc=0时为强度破坏;而λsc=20~200则为失稳破坏
。图中
c点称为平衡点,与含钢率α
有关。
3、偏压构件计算公式
根据压弯构件危险截面最大应变纤维达到屈服的准则,偏 安全地取强度和稳定的平衡点均为0.2。考虑材料安全系数 后,取N/No’=0.2。对强度计算取No’= Ascfsc,对稳定计算取 No’= φAscfsc ,建议的设计公式如下:
(11-38) 式中按:公N式cr(—1—1-钢36管)混计凝算土;拱圈的平面内或出平面临界荷载,
承载N能j—力—极拱限圈状控态制进截行面最的不计利算组轴合向;力,按《混桥规》的 取,K但Kw不w=—4易~—5低;拱于对圈2于.稳0 第定二安类全稳系定数问,题对时于,第一Kw类值稳可定以问适题当一降般低
有rci=0 ,ψ=0,在此情况下,K=1.1 rco 、rci——核心混凝土的外半径和内径;
As——钢管的截面面积,
As=π(ro2 –rco2) ro——钢管外半径; f——钢管材料的抗拉强度设计值
(11-3)
二、轴心受压构件 钢管混凝土柱的抗压强度与其长细比有关。当钢管混凝土
短柱承压时,其承载力按下式计算:
三、钢管混凝土拱圈的稳定的问题
前面介绍的稳定性计算方法,不论对钢管混凝土单肢柱还 是格构式构件,都是对柱子而言的。而且都是以弹性直杆 导出欧拉临界力公式为理论基础的。钢管混凝土拱圈与钢 管混凝土柱之间有着很大的差别,因而不能直接利用欧拉 公式计算稳定问题,必须考虑拱桥结构的稳定计算特点。
拱桥的稳定问题从理论上一般分为两类。第一类稳定问题 是指在失稳破坏时拱的平衡状态出现了分支,即当拱承受 的荷载达到某一临界荷载时,拱圈不再保持原有的平衡状 态:或在竖向平面内,拱轴线离开原来受压对称变形状态 向反对称的平面挠曲(压弯)状态转化,即平面内失稳; 或者拱轴线倾出竖平面之外,转向弯扭变形状态,即出平 面失稳。
第二类稳定问题是指临界荷载是一个非线性的数值解,其 中包括几何非线性和材料非线性的影响。此时拱的失稳过 程是逐步演变的,也就是说当荷载达到临界值时拱的平衡 状态和变形状态并不发生质变,即使荷载不再增加,某个 或某些截面的位移也会迅速增加。
从工程实用角度来看,拱桥的失稳事故主要发生在施工阶 段,第二类失稳往往发生在第一类失稳之后。且第一类失 稳具有突发性,失稳后很快导致拱的承载力丧失。所以第 一类稳定问题要比第二类稳定问题更为重要,因此工程设 计中应主要控制第一类稳定问题,而且往往对于第一类失 稳和第二类失稳采用的安全系数也是不同的,前者的安全 系数应大于后者。
理论分析表明:在拱圈发生面内屈曲之前,对于对称无铰 拱、两铰拱和三铰拱,不论是等截面的还是变截面的,在 下列三种情况下,即;
①抛物线拱承受匀布竖向荷载;
②悬链线拱承受沿拱轴分布的竖向荷载;
③圆弧拱承受匀布径向荷载;
在拱圈中任意截面上仅产生轴向压力。对于圆弧拱,这个 轴向压力沿拱轴线不变。但对其它情况,轴向压力则由拱 顶向拱脚递增。通常选取四分之一跨的临界轴向压力并称 之为四分点的名义屈曲临界压力,作为拱圈平面内第一类 稳定问题的近似计算的依据。
(11-35) 格构式钢管混凝土轴压柱除按换算长细比验算整体稳定性
外,通常不再进行单肢稳定性验算,但应满足下列构造条 件: 平腹杆构件:单肢长细比λ1≤40且λ1≤0.5λmax 斜腹杆构件:单肢长细比λ1≤0.7λmax 上式中λmax是指构件在x和y轴方向上长细比的较大值,即 :
λmax=max(λox,λoy)
钢管混凝土构件的长细比 钢管混凝土构件的长细比是一个重要的计算参数,尤其对
于具有较大长细比构件的稳定性分析。 钢管混凝土构件的截面面积和截面惯性矩可由下列公式求
出:
截面回转半径为:
•rco 、rci——核心混凝土的外半径和内径
•
ro——钢管外半径
构件长细比为:
对于实心钢管混凝土柱,空心率ψ=0,即有:
1. 全截面受压; 2. 受压区单侧发展塑性变形; 3. 压、拉区都发展塑性变形。
钢管混凝偏压构件的工作特点可以归纳为如下几点:
(a)构件强度破坏时,截面全部发展塑性,拉区混凝土退 出工作。
(b)构件稳定破坏时,危险截面上的应力分布既有塑性区 ,也有弹性区而拉区混凝土未必全部退出工作。
(c)由于危险截面上压应力分布不均匀,因而钢管和核心 混凝土间的紧箍力分布也不均匀。
1、钢管混凝土拱圈的特点 ①拱圈有抛物线,悬链线和圆弧线之分,并非直线形。
②由于联系桥面系的吊杆存的,相当于对拱圈施加竖向荷 载,在计算中常把这些吊杆施加的集中力简化为均布力作 用于拱圈上。
③拱圈的稳定分为拱圈平面内失稳和出平面失稳,两种情 况须分别考虑。
下面分别介绍
2、拱圈平面内的稳定问题
[学习]钢管混凝土构件计算
钢管混凝土构件计算
§11-1 轴心受力构件的强度计算
一、轴心受拉构件 根据第九章中的分析,钢影响按钢管受拉 计算,其承载力为:
(11-1)
式中:K——钢管抗拉强度提高系数
(11-2)
ψ——空心率,
;对于实心钢管混凝土柱
图11-1中只有(a)中的x轴为实轴,其余均为虚 轴。
柱肢用缀材连接(与钢结构相类似),缀材分为 缀板和缀条,又称为平腹杆和斜腹杆。缀材常用 空心钢管制成。
采用平腹杆 体系时,平 腹杆应与柱 肢刚性连接 ,形成多层 框架体系。
采用斜腹杆 时,认为腹 杆与柱肢铰 接,组成桁 架体系,
见图11-2。
情况下可在两拱圈之间沿桥长方向设置若干道横向风构(
亦叫横系梁),如图11-6所示。
此外在出平面的稳定计算中 ,利用“非保向力效应”可使 稳定安全系数提高几倍,见
图11-7。
4、拱圈的稳定控制 《混桥规》中对于拱桥的稳定性未给出明确的控制条件。
工程实践表明拱桥的失稳事故多发生在桥梁的施工阶段。 《钢管混凝土拱桥施工技术规范》中规定“拱肋安装合拢 时出平面稳定安全系数在不考虑非线性影响时不小于4, 考虑非线性影响时不小于2”,这一规定可供拱桥稳定性验 算时参考。也就是说:在工程计算时可按如下公式控制钢 管混凝土拱桥的稳定性。
比较公式(11-20)和(11-10)可知,格构式钢管凝土轴 心受压构件的稳定计算,亦可套用公式(11-19)进行。 但需由公式(11-21)求出换算长细比λoy,并以此查表求 出稳定设计安全系数。
以下给出常用的各种格构形式的换算长细比的计算公式。
1、双肢平腹杆柱
见图11-3,对于双肢平腹杆柱,x轴为实轴,y轴为虚轴。沿 y轴方向(绕x轴转动)的稳定计算可以忽略平腹杆的影响: 以两肢的截面几何性质计算对x轴的长细比λox=λx 。
(11-10)
2、界限长细比(分两个界限值介绍)
•下表给出λp的计算结果
•利用钢管混凝土柱的实际长细比λsc与界限长细比λo和λp的 •关系可以判断钢管混凝土柱的失稳状态或破坏状态。 •当λsc≤λo时,构件发生强度破坏; •当λo<λsc<λp时,构件发生弹塑性失稳; •当λsc≥λp时,构件发生弹性失稳。
b—两肢钢管混凝土柱的中心距
2、双(四)肢缀条柱(有斜腹杆)
见图11-4,双(四)肢缀条柱的x、y两轴均为虚轴,且两 方向对称。
•3、三肢缀条柱自学
按上述公式求出换算长细比λoy或λox后,查表求出稳定设 计安全系数值,即可按公式(11-35)计算轴压格构柱的 稳定承载力:
(11-4)
式中:fsc——组合抗压强度设计值,按表10-2(或表10-5、 表10-9)取用,系数B、C按公式(10-2)计算 。对于空 心钢管混凝土柱按下式计算:
(11-5)
ζo——套箍系数,ζo=αf/fc; α——含钢率,按下式计算:
(11-6)
Asc——构件截面总面积,由下式确定:
t——钢管壁厚; fc——混凝土抗压强度设计值
§11-3 偏心受力构件的强度和稳定计算
偏心受力构件包括压弯和拉弯构件。钢管混凝土拱圈在绝 大多数情况下是属于压弯构件
一、偏压(即压弯)构件的强度和稳定问题 1、偏压构件的破坏特征 偏压构件的破坏与构件的长细比有关。对于长细比λsc≤20
的短柱,一般将发生强度破坏。图11-8给出了轴向力和构 件最大纤维应变的关系曲线。
式中:N、M——计算截面的最大轴向力和弯矩,用于钢管
混凝土拱桥计算时,应按公路桥规取用计算内力即Nj、Mj 并应同时考虑Njmax→ Mj和Mjmax→Nj两种布载工况;
Asc、Wsc——构件的截面面积和截面抵抗矩;
NE——欧拉临界力, 10-7、表Es1c—0-1—0)截确面定的;组合弹性模量,可查表10-3(或表
曲线上oa段为弹性工作; 过了a点,截面受压区不断发展塑性,钢管和受压区混凝
土之间产生了非均紧箍力,工作呈弹塑性。
随着荷载的继续增加,塑性区继续深入,到达曲线最高点 时,内外力不再保持平衡,构件失去承载力,受压区混凝
土不退出工作,曲线开始下降,构件失稳破坏。
偏压构件失稳破坏时,随着构件长细比和荷载相对偏心 率不同,破坏截面的应力分布亦有三种情况:
(11-7)
§11-2 轴心受压构件的稳定计算
在实际工程中,钢管混凝土柱和拱圈的长细比都很大。在 多数情况下,钢管混凝土轴心受压构件的承载力是由稳定 控制的。因此说稳定问题对钢管混凝土轴压构件是非常重 要的。
关于稳定的计算方法也有很多,各有优缺点和适用范围。 在此仅介绍用组合模量确定单柱临界力和格构式柱的稳定 计算方法。
于是公式(11-23)可以简化为如下形式:
(11-24) 式中:E scIsc— 一根钢管混凝土柱肢的组合刚度;
EsA1 — 一根横(平)腹杆(系空钢管)的刚度; λ1 —钢管混凝土单肢长细比,
(11-25)
l1 —平腹杆间距; ro —单肢钢管外半径; λo—平腹杆空钢管的长细比,按下式计算:
式中:l——构件的计算长度; D——钢管的外径,D=2ro
(11-8)
一、单管混凝土轴心受压构件的稳定
1、临界力的确定 在前两章中我们已经利用合成法求出了钢管混凝土作为
一种组合材料的组合强度和组合模量,因而可以直接应 用欧拉公式求出构件的临界力。
在弹性阶段:
(11-9a) 在弹塑性阶段:
(11-9b) 相应的临界应力为:
•Back
•例题11-1课下看
二、格构式柱的稳定问题
当轴心受压柱的长度较大时,或对于荷载偏心较大的压弯 构件,为了节约材料,宜采用格构式截面,将弯矩转化为 轴向力。采用的格构式截面有双肢,三肢和四肢等几种, 参见图11-1。
格构式构件由柱肢和缀材组成。
穿过柱肢的轴称为实轴,穿过缀材平面的轴称为 虚轴。
•ε
图中oa段为弹性工作阶段,到a点时,钢管最大的压应力 达到屈服点fy。
过a点后截面发展塑性,受压区产生紧箍力,ab段为弹塑 性工作阶段。
到b点时截面趋近塑性铰,变形将无限增加,压区紧箍力 仍有所增长。破坏时拉、压区的钢管应力均可达到屈服强 度(强度破坏)。
对长细比大于20的钢管混凝土柱将发生稳定破坏。图11-9 中给出了轴向力与柱中点挠度的关系曲线。
四分点的名义屈曲临界压力公式可以写成如下形式:
相应的临界应力为:
(11-36)
(11-37)
式中:S——拱圈的轴线长度; K——拱轴线的换算长度系数,与拱的约束条件有关
:三铰拱,K=0.58;双铰拱,K=0.545;无铰拱,K=0.36 ;
lo——拱圈的计算长度,lo=KS; 面应Is取c—截—面拱总圈惯截性面矩对。拱圈平面的惯性矩,对于格构式断
公式(11-36),(11-37)与前面钢管混凝土单柱的临界 力公式形式相同,因此拱圈平面内的稳定问题亦可用公式 (11-35)计算。即
但是,按上述公式计算时,稳定设计安全系数是根据拱圈 的截面形式采用单肢柱的长细比λsc或格构式柱的换算长 细比λoy或λox查取的。
3、拱圈的出平面稳定问题 为了增加拱圈出平面的稳定性,在不影响桥面净空高度的
(d)两种材料变形模量不仅在截面上是变化的而且沿构件 长度方向也不相同。
2、偏压构件相关曲线
图11-10中λsc=0时为强度破坏;而λsc=20~200则为失稳破坏
。图中
c点称为平衡点,与含钢率α
有关。
3、偏压构件计算公式
根据压弯构件危险截面最大应变纤维达到屈服的准则,偏 安全地取强度和稳定的平衡点均为0.2。考虑材料安全系数 后,取N/No’=0.2。对强度计算取No’= Ascfsc,对稳定计算取 No’= φAscfsc ,建议的设计公式如下:
(11-38) 式中按:公N式cr(—1—1-钢36管)混计凝算土;拱圈的平面内或出平面临界荷载,
承载N能j—力—极拱限圈状控态制进截行面最的不计利算组轴合向;力,按《混桥规》的 取,K但Kw不w=—4易~—5低;拱于对圈2于.稳0 第定二安类全稳系定数问,题对时于,第一Kw类值稳可定以问适题当一降般低
有rci=0 ,ψ=0,在此情况下,K=1.1 rco 、rci——核心混凝土的外半径和内径;
As——钢管的截面面积,
As=π(ro2 –rco2) ro——钢管外半径; f——钢管材料的抗拉强度设计值
(11-3)
二、轴心受压构件 钢管混凝土柱的抗压强度与其长细比有关。当钢管混凝土
短柱承压时,其承载力按下式计算:
三、钢管混凝土拱圈的稳定的问题
前面介绍的稳定性计算方法,不论对钢管混凝土单肢柱还 是格构式构件,都是对柱子而言的。而且都是以弹性直杆 导出欧拉临界力公式为理论基础的。钢管混凝土拱圈与钢 管混凝土柱之间有着很大的差别,因而不能直接利用欧拉 公式计算稳定问题,必须考虑拱桥结构的稳定计算特点。
拱桥的稳定问题从理论上一般分为两类。第一类稳定问题 是指在失稳破坏时拱的平衡状态出现了分支,即当拱承受 的荷载达到某一临界荷载时,拱圈不再保持原有的平衡状 态:或在竖向平面内,拱轴线离开原来受压对称变形状态 向反对称的平面挠曲(压弯)状态转化,即平面内失稳; 或者拱轴线倾出竖平面之外,转向弯扭变形状态,即出平 面失稳。
第二类稳定问题是指临界荷载是一个非线性的数值解,其 中包括几何非线性和材料非线性的影响。此时拱的失稳过 程是逐步演变的,也就是说当荷载达到临界值时拱的平衡 状态和变形状态并不发生质变,即使荷载不再增加,某个 或某些截面的位移也会迅速增加。
从工程实用角度来看,拱桥的失稳事故主要发生在施工阶 段,第二类失稳往往发生在第一类失稳之后。且第一类失 稳具有突发性,失稳后很快导致拱的承载力丧失。所以第 一类稳定问题要比第二类稳定问题更为重要,因此工程设 计中应主要控制第一类稳定问题,而且往往对于第一类失 稳和第二类失稳采用的安全系数也是不同的,前者的安全 系数应大于后者。
理论分析表明:在拱圈发生面内屈曲之前,对于对称无铰 拱、两铰拱和三铰拱,不论是等截面的还是变截面的,在 下列三种情况下,即;
①抛物线拱承受匀布竖向荷载;
②悬链线拱承受沿拱轴分布的竖向荷载;
③圆弧拱承受匀布径向荷载;
在拱圈中任意截面上仅产生轴向压力。对于圆弧拱,这个 轴向压力沿拱轴线不变。但对其它情况,轴向压力则由拱 顶向拱脚递增。通常选取四分之一跨的临界轴向压力并称 之为四分点的名义屈曲临界压力,作为拱圈平面内第一类 稳定问题的近似计算的依据。
(11-35) 格构式钢管混凝土轴压柱除按换算长细比验算整体稳定性
外,通常不再进行单肢稳定性验算,但应满足下列构造条 件: 平腹杆构件:单肢长细比λ1≤40且λ1≤0.5λmax 斜腹杆构件:单肢长细比λ1≤0.7λmax 上式中λmax是指构件在x和y轴方向上长细比的较大值,即 :
λmax=max(λox,λoy)
钢管混凝土构件的长细比 钢管混凝土构件的长细比是一个重要的计算参数,尤其对
于具有较大长细比构件的稳定性分析。 钢管混凝土构件的截面面积和截面惯性矩可由下列公式求
出:
截面回转半径为:
•rco 、rci——核心混凝土的外半径和内径
•
ro——钢管外半径
构件长细比为:
对于实心钢管混凝土柱,空心率ψ=0,即有:
1. 全截面受压; 2. 受压区单侧发展塑性变形; 3. 压、拉区都发展塑性变形。
钢管混凝偏压构件的工作特点可以归纳为如下几点:
(a)构件强度破坏时,截面全部发展塑性,拉区混凝土退 出工作。
(b)构件稳定破坏时,危险截面上的应力分布既有塑性区 ,也有弹性区而拉区混凝土未必全部退出工作。
(c)由于危险截面上压应力分布不均匀,因而钢管和核心 混凝土间的紧箍力分布也不均匀。
1、钢管混凝土拱圈的特点 ①拱圈有抛物线,悬链线和圆弧线之分,并非直线形。
②由于联系桥面系的吊杆存的,相当于对拱圈施加竖向荷 载,在计算中常把这些吊杆施加的集中力简化为均布力作 用于拱圈上。
③拱圈的稳定分为拱圈平面内失稳和出平面失稳,两种情 况须分别考虑。
下面分别介绍
2、拱圈平面内的稳定问题
[学习]钢管混凝土构件计算
钢管混凝土构件计算
§11-1 轴心受力构件的强度计算
一、轴心受拉构件 根据第九章中的分析,钢影响按钢管受拉 计算,其承载力为:
(11-1)
式中:K——钢管抗拉强度提高系数
(11-2)
ψ——空心率,
;对于实心钢管混凝土柱
图11-1中只有(a)中的x轴为实轴,其余均为虚 轴。
柱肢用缀材连接(与钢结构相类似),缀材分为 缀板和缀条,又称为平腹杆和斜腹杆。缀材常用 空心钢管制成。
采用平腹杆 体系时,平 腹杆应与柱 肢刚性连接 ,形成多层 框架体系。
采用斜腹杆 时,认为腹 杆与柱肢铰 接,组成桁 架体系,
见图11-2。
情况下可在两拱圈之间沿桥长方向设置若干道横向风构(
亦叫横系梁),如图11-6所示。
此外在出平面的稳定计算中 ,利用“非保向力效应”可使 稳定安全系数提高几倍,见
图11-7。
4、拱圈的稳定控制 《混桥规》中对于拱桥的稳定性未给出明确的控制条件。
工程实践表明拱桥的失稳事故多发生在桥梁的施工阶段。 《钢管混凝土拱桥施工技术规范》中规定“拱肋安装合拢 时出平面稳定安全系数在不考虑非线性影响时不小于4, 考虑非线性影响时不小于2”,这一规定可供拱桥稳定性验 算时参考。也就是说:在工程计算时可按如下公式控制钢 管混凝土拱桥的稳定性。
比较公式(11-20)和(11-10)可知,格构式钢管凝土轴 心受压构件的稳定计算,亦可套用公式(11-19)进行。 但需由公式(11-21)求出换算长细比λoy,并以此查表求 出稳定设计安全系数。
以下给出常用的各种格构形式的换算长细比的计算公式。
1、双肢平腹杆柱
见图11-3,对于双肢平腹杆柱,x轴为实轴,y轴为虚轴。沿 y轴方向(绕x轴转动)的稳定计算可以忽略平腹杆的影响: 以两肢的截面几何性质计算对x轴的长细比λox=λx 。
(11-10)
2、界限长细比(分两个界限值介绍)
•下表给出λp的计算结果
•利用钢管混凝土柱的实际长细比λsc与界限长细比λo和λp的 •关系可以判断钢管混凝土柱的失稳状态或破坏状态。 •当λsc≤λo时,构件发生强度破坏; •当λo<λsc<λp时,构件发生弹塑性失稳; •当λsc≥λp时,构件发生弹性失稳。