钢管混凝土叠合构件抗撞击工作机理及设计方法研究

批准号:
51378290
项目类别:
面上项目
资助金额:
85.0 万元
负责人:
韩林海
依托单位:
学科分类:
E0804.结构工程
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
王蕊、李威、侯超、徐悟、高磊、段振凯、曹明
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中文摘要
结构耐撞性是工程结构设计中的难点问题之一。结构服役期间,特别是桥墩,经常会遭遇撞击荷载作用。目前,由于缺乏对钢-混凝土组合结构动态极限承载能力的系统研究,我国及世界各国的有关设计规范中尚缺乏组合结构构件防撞设计方面的规定。因此,深入开展组合结构耐撞性研究具有重要的理论意义和实用价值。本项目以近年来开始在桥梁和高层建筑中大量使用的钢管混凝土叠合构件为对象,开展其在侧向撞击荷载作用下工作机理和设计原理的研究。建立钢管混凝土叠合构件在侧向撞击荷载作用下动力响应全过程分析的有限元模型,进行叠合构件在不同参数下的耐撞性试验,研究其残余破坏形态和动态极限承载能力的变化规律。深入研究叠合构件在侧向撞击荷载下的工作机理,明晰受力全过程中各组成材料间的相互工作特点。在系统分析轴压荷载比、含钢率、冲击能等主要参数对叠合构件动态工作性能影响规律的基础上,提出钢管混凝土叠合构件的耐撞性设计方法和构造措施。
英文摘要
Civil structures such as bridge piers might be crashed by moving masses during their lifecycles and it is a challenging issue to consider this problem in structural design. Due to the lack of systematic research on the impact resistances of steel-concrete composite structures, there are no robust design methods for such structures under impact loading in the design codes of China and other countries now. As a result, it is important to carry out research on the impact behaviour of the composite structures, which will benefit both the theoretical backgrounds and engineering applications. As Concrete Filled Steel Tube Reinforced Concrete (CFSTRC, also named as concrete-encased CFST) members are widely used in bridges and high-rise buildings in the recent years, the mechanical behaviour and design method of such structures under lateral impact loading are investigated in the present study. A finite element analysis (FEA) model is established to simulate the full-range behaviour of CFSTRC member under lateral impact. Then impact tests are carried out on CFSTRC specimens with different parameters, in which the failure modes and impact resistances of the specimens are analysed. With the FEA model, the mechanical behaviour of the member under lateral impact is studied, including the composite actions of different materials in the member. Parametric study is also conducted to study the influences of main parameters, such as axial load ratio, steel ratio and impact energy on the impact behaviour of the composite member. Finally, design methods and construction measures on the impact design of CFSTRC members are drawn based on the parametric study.
结构耐撞性是工程结构设计中的难点问题之一。结构服役期间,特别是桥墩,经常会遭遇撞击荷载作用。目前,由于缺乏对钢-混凝土组合结构动态极限承载能力的系统研究,我国及其他国家和地区的有关设计规范中尚缺乏组合结构构件防撞设计方面的规定。因此,深入开展组合结构耐撞性研究具有重要的理论意义和实用价值。本项目以近年来开始在桥梁和高层建筑中大量使用的钢管混凝土叠合构件为研究对象,深入开展其在侧向撞击荷载作用下工作机理和设计原理的研究工作。本项目首先系统研究了静力荷载作用下实心和箱型钢管混凝土叠合构件在轴压、弯曲和压弯荷载作用下的工作机理,细致分析了结构受力全过程中组成钢管混凝土叠合构件各材料间的组合作用,研究了结构全过程性能以及重要参数的影响规律。在此基础上,建立钢管混凝土叠合构件在侧向撞击荷载作用下动力响应全过程分析的有限元模型;进行叠合构件的系列耐撞性试验,研究其残余破坏形态和动态极限承载能力的变化规律;深入研究叠合构件在侧向撞击荷载下的工作机理,明晰受力全过程中各组成材料间的相互作用特点;分析了轴压荷载比、和冲击能等主要参数对叠合构件动态工作性能的影响规律。基于上述试验研究和理论分析工作,提出了钢管混凝土叠合构件在压弯荷载作用下的承载力实用设计方法及其耐撞性设计构造措施。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Analytical behavior of concrete filled double steel tubular (CFDST) members under lateral impact
双钢管混凝土 (CFDST) 构件在横向冲击下的分析行为
DOI:10.1016/j.tws.2015.12.006
发表时间:2016-04
期刊:Thin-Walled Structures
影响因子:6.4
作者:Wang Rui;Han Lin-Hai;Zhao Xiao-Ling;Rasmussen Kim J. R.
通讯作者:Rasmussen Kim J. R.
Analytical behaviour of eccentrically loaded concrete-encased CFST box columns
偏心加载混凝土钢管混凝土箱形柱的分析性能
DOI:10.1680/macr.13.00330
发表时间:2014-08
期刊:Magazine of Concrete Research
影响因子:2.7
作者:An Yu-Feng;Han Lin-Hai;Zhao Xiao-Ling
通讯作者:Zhao Xiao-Ling
DOI:10.1016/j.jcsr,2014.06.002
发表时间:2014
期刊:Journal of Constructional Steel Research
影响因子:4.1
作者:An Yu-Feng;Han Lin-Hai
通讯作者:Han Lin-Hai
Behavior of Concrete-Encased CFST Members under Axial Tension
轴拉作用下混凝土围护钢管混凝土构件的性能
DOI:10.1061/(asce)st.1943-541x.0001422
发表时间:2016-02
期刊:Journal of Structural Engineering
影响因子:4.1
作者:Han Lin-Hai;Wang Zhi-Bin;Xu Wu;Tao Zhong
通讯作者:Tao Zhong
DOI:10.1680/macr.13.00268
发表时间:2014-03
期刊:Magazine of Concrete Research
影响因子:2.7
作者:An Yu-Feng;Han Lin-Hai;Roeder Charles
通讯作者:Roeder Charles
长期荷载与多灾害耦合下钢管混凝土混合结构的工作机理及设计方法
- 批准号:52220105005
- 项目类别:国际(地区)合作与交流项目
- 资助金额:250万元
- 批准年份:2022
- 负责人:韩林海
- 依托单位:
基于多灾害耦合作用的高强钢管再生混凝土结构抗震性能及设计方法研究
- 批准号:51838008
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:305.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:韩林海
- 依托单位:
外包式六边形钢管混凝土柱脚抗震性能及设计方法研究
- 批准号:51678341
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:66.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:韩林海
- 依托单位:
力和氯离子腐蚀共同作用下钢管混凝土构件工作机理研究
- 批准号:51178245
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:韩林海
- 依托单位:
曲线形钢管混凝土桁架结构的工作机理研究
- 批准号:50978150
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:36.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:韩林海
- 依托单位:
国内基金
海外基金
