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安全与环境工程2025年第05期:基于能量与损伤演化模型的装配式钢管混凝土支撑变形机理

来源:期刊VIP网 时间:


作者:申培武;欧阳冬;何成;

单位:华中科技大学土木与水利工程学院;武汉地铁集团有限公司;中铁第四勘察设计院集团有限公司;中国地质大学(武汉)工程学院;

摘要:开展装配式支撑变形机理的研究可为相关工程应用提供理论依据,促进行业的可持续发展。为深入研究装配式钢管混凝土支撑的变形机理,制备了2组足尺寸钢管混凝土柱体试样,开展了试样的单轴压缩模型试验,同时基于试验结果建立了试样的能量演化模型,结合能量参数和损伤力学提出了试样的损伤演化模型。结果表明:试样的峰前变形过程包含3个阶段,试样端部混凝土的张裂是造成试样最终破坏的主要原因,钢管的设置和混凝土厚度的增加可提升试样的抗变形能力;能量演化模型可较好地分析试样的能量演化过程,能量的输入、储存及耗散过程与试样各变形阶段存在明显的对应关系,混凝土厚度的增加提高了试样内部的可储存能量,导致系统需要输入更多的能量来完成试样的变形过程;损伤演化模型可较好地分析试样的损伤演化过程,试样的损伤程度与试样的耗散能、变形程度呈正相关;考虑到试样的实际损伤程度低于1,在模型试验与工程应用中应重点关注试样的前2个损伤演化阶段,混凝土厚度的增加会导致试样的损伤过程变慢而最终损伤程度增大,试样的剩余可损伤程度可用来评价试样的残余抗变形能力。研究成果有利于进一步理解装配式钢管混凝土支撑的变形机理,并为相关工程应用提供理论参考。

关键词:装配式支撑;;钢管混凝土;;变形机理;;能量演化模型;;损伤演化模型

基金资助:国家重点研发计划项目(2019YFC0605100);; 武汉地铁集团科研计划项目(GS-JZ-1226)