鋼管混凝土柱沖擊動(dòng)力響應(yīng)的等效單自由度方法研究.pdf

1、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)憑借承載力高、抗震性能優(yōu)越、施工簡(jiǎn)便等諸多優(yōu)點(diǎn)在工程項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用。作為承重構(gòu)件的鋼管混凝土柱如果遭受到橫向沖擊等偶然荷載作用，將會(huì)造成重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。本文先采用LS-DYNA有限元軟件對(duì)軸壓作用下的鋼管混凝土柱的抗沖擊性能展開研究，然后基于等效單自由度方法，計(jì)算鋼管混凝土柱的沖擊動(dòng)力響應(yīng)。研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證了LS-DYNA軟件計(jì)算的可靠性。然后建立了兩種不同鋼管壁厚的構(gòu)件有限元

2、模型。計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)沖擊高度較小時(shí)，在一定的軸壓比范圍內(nèi)，適當(dāng)施加軸力能夠提高鋼管混凝土構(gòu)件的抗沖擊性能;當(dāng)沖擊高度較大時(shí)，即使在較小的軸壓比范圍內(nèi)，軸力的存在也會(huì)急劇削弱鋼管混凝土構(gòu)件的抗沖擊性能。
　　2.從仿真結(jié)果可以看出，軸壓作用下的鋼管混凝土柱的沖擊力時(shí)程曲線一般分為具有平臺(tái)段和沒(méi)有平臺(tái)段兩種形式，為了便于等效單自由度方法的計(jì)算，按照沖量相等的原則將實(shí)際復(fù)雜的沖擊力時(shí)程曲線簡(jiǎn)化為矩形脈沖和三角形脈沖形式，在一定情況下得

3、到的位移誤差較小。
　　3.推導(dǎo)了軸壓作用下鋼管混凝土柱受跨中沖擊等效單自由度體系的運(yùn)動(dòng)微分方程，并給出了矩形脈沖和三角形脈沖荷載的位移響應(yīng)通解。采用等效單自由度方法計(jì)算了各種仿真工況的位移響應(yīng)，對(duì)比位移最大值發(fā)現(xiàn)，當(dāng)沖擊速度較小時(shí)，一般可以將沖擊力時(shí)程簡(jiǎn)化成矩形脈沖荷載，此時(shí)得到的最大位移值與LS-DYNA的仿真結(jié)果誤差較小;當(dāng)沖擊速度較大時(shí)，一般需要將沖擊力時(shí)程簡(jiǎn)化成三角形脈沖荷載，此時(shí)計(jì)算結(jié)果的誤差比矩形脈沖相對(duì)較大;在小軸