[发明专利]一种各向异性双管混凝土柱承载力的计算方法及系统

说明书

本发明涉及一种各向异性双管混凝土柱承载力的计算方法及系统，方法包括：获取双管混凝土柱的计算参数；建立双管混凝土柱各部分之间的受力和形变关系；通过计算参数和双管混凝土柱各部分之间的受力和形变关系得到内部管和内部核心混凝土之间的挤压应力p₁，内部管和外部夹层混凝土之间的挤压应力p₂，外部夹层混凝土和外部管之间的挤压应力p₃；基于计算参数和挤压应力p₁、挤压应力p₂、挤压应力p₃计算求解得到内部核心混凝土、内部管、外部夹层混凝土和外部管承担的荷载。本发明可以更加真实有效地反映材料各组成部分无法同时达到各自峰值应力对于承载力计算结果造成的影响，结果更为客观和准确，这对于预测不同强度材料制作的试件的承载力意义重大。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，特别是涉及一种各向异性双管混凝土柱承载力的计算方法及系统。

背景技术

相比于普通单管混凝土，双管混凝土柱具有更优异的抗火性能。双层管的截面形式还有助于避免混凝土干缩对结构受力性能造成的不利影响。例如，《钢管混凝土结构技术规程》(CECS 28：2012)规定，当钢管直径大于2000mm时，应采取同心双层或多层的截面形式，以避免混凝土干缩的影响。

迄今为止，已有的承载力理论分析大多基于极限平衡法，该方法简单将各组成部分分别计算承载力叠加，并乘以折减系数，以考虑各组成部分峰值应变不同步对于承载力的影响。然而，这种不同步对于承载力的影响，应当和外套内外管径厚比、内部和夹层混凝土强度等因素有关，但已有的折减系数并未考虑这些因素的影响，而取为某个设定的固定值。这就导致对于一些试件而言，计算承载力低估了实际的承载力，计算结果偏于保守；而对于另外一些试件而言，计算值小于真实承载力；无法准确考虑各组成部分达到各自峰值应变不同步的影响；因而，无法得到准确计算的结果，容易造成结构安全隐患。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种各向异性双管混凝土柱承载力的计算方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种各向异性双管混凝土柱承载力的计算方法，包括：

获取双管混凝土柱的计算参数，其中所述计算参数包括内部核心混凝土和外部夹层混凝土的泊松比、弹性模量，内部管材和外部管材的弹性模量、内径、壁厚；

建立双管混凝土柱各部分之间的受力和形变关系，包括内部核心混凝土的受力和变形关系、各向异性内部管的受力和变形关系、外部夹层混凝土的的受力和变形关系、各向异性外部管的受力和变形关系；

通过所述计算参数和所述双管混凝土柱各部分之间的受力和形变关系得到内部管和内部核心混凝土之间的挤压应力p₁，内部管和外部夹层混凝土之间的挤压应力p₂，外部夹层混凝土和外部管之间的挤压应力p₃；

基于所述计算参数和所述挤压应力p₁、挤压应力p₂、挤压应力p₃计算求解得到内部核心混凝土、内部管、外部夹层混凝土和外部管承担的荷载。

优选地，所述内部核心混凝土的受力和变形关系包括内部核心混凝土的竖向应力-应变关系、内部核心混凝土的环向应变-竖向应变关系；其所述内部核心混凝土的竖向应力-应变关系包括峰值载荷前阶段和峰值载荷后阶段。

优选地，所述峰值载荷前阶段，内部核心混凝土竖向应力σ_z,ic表达式为：