冲击荷载下内衬八边形钢管空心钢筋混凝土柱的动力响应

司强 王蕊

司强, 王蕊. 冲击荷载下内衬八边形钢管空心钢筋混凝土柱的动力响应[J]. 爆炸与冲击, 2019, 39(11): 115101. doi: 10.11883/bzycj-2018-0237
引用本文: 司强, 王蕊. 冲击荷载下内衬八边形钢管空心钢筋混凝土柱的动力响应[J]. 爆炸与冲击, 2019, 39(11): 115101. doi: 10.11883/bzycj-2018-0237
SI Qiang, WANG Rui. Dynamic behaviors of a hollow reinforced concrete column with an inner octagon steel tube under lateral impact[J]. Explosion And Shock Waves, 2019, 39(11): 115101. doi: 10.11883/bzycj-2018-0237
Citation: SI Qiang, WANG Rui. Dynamic behaviors of a hollow reinforced concrete column with an inner octagon steel tube under lateral impact[J]. Explosion And Shock Waves, 2019, 39(11): 115101. doi: 10.11883/bzycj-2018-0237

冲击荷载下内衬八边形钢管空心钢筋混凝土柱的动力响应

doi: 10.11883/bzycj-2018-0237
基金项目: 山西省应用基础研究优秀青年基金(201701D211006);山西省高等学校科技创新项目(2017130)
详细信息
    作者简介:

    司 强 (1993- ),男,硕士,1096451970@qq.com

    通讯作者:

    王 蕊 (1979- ),女,博士,教授,wangrui@tyut.edu.cn

  • 中图分类号: O383.2; TU375.3

Dynamic behaviors of a hollow reinforced concrete column with an inner octagon steel tube under lateral impact

  • 摘要: 以一种内衬八边形钢管空心钢筋混凝土柱为研究对象,在自主研发的无导轨式大型落锤试验机上,完成了3种不同边界条件、2种不同冲击高度以及2种不同轴压比的侧向冲击实验。研究了不同冲击高度、边界条件和轴压比下试件的破坏形态、冲击力时程曲线和跨中位移时程曲线,并选取一根普通空心钢筋混凝土试件与同条件的内衬钢管空心钢筋混凝土试件进行了对比。结果表明:用内衬钢管替代内置钢筋笼使得构件的抗冲击性能明显优于相应的普通空心钢筋混凝土构件,且在轴压比不超过0.3的范围内,轴压比的改变对冲击结束后本内衬八边形钢管空心钢筋混凝土试件的残余挠度影响不大。
  • 图  1  两种试件的剖面图(mm)

    Figure  1.  Profiles of two specimens (mm)

    图  2  柱子立面和箍筋位置图(mm)

    Figure  2.  Elevation and stirrup

    图  3  A-A剖面(mm)

    Figure  3.  A-A profile (mm)

    图  4  落锤冲击试验装置

    Figure  4.  Drop-weight impact test setup

    图  5  试验装置示意图

    Figure  5.  Picture of testing setup

    图  6  实验后试件破坏形态

    Figure  6.  Failure modes of specimens after testing

    图  7  冲击力时程曲线

    Figure  7.  The time history curves of impact force

    图  8  跨中位移时程曲线

    Figure  8.  The time history curves of mid-span displacement

    图  9  空心钢筋混凝土柱RA3-5剖面图(mm)

    Figure  9.  Profile of hollow reinforced concrete column (mm)

    图  10  两种试件破坏形态对比图

    Figure  10.  Comparison of two kinds of specimen failure

    图  11  两种试件冲击力对比图

    Figure  11.  Comparison of impact force of two specimens

    图  12  两种试件挠度对比图

    Figure  12.  Comparison of two kinds of specimen deflection

    表  1  试件材料几何尺寸和性质

    Table  1.   Geometry and properties of specimens

    钢材型号屈服强度/MPa极限强度/MPa弹性模量/GPa直径/mm壁厚/mm
    纵筋HRB400455.50641.619915.6
    箍筋HRB400475.38670.0202 7.7
    八边形钢管Q345298.00447.02063.91
     注:表中的钢筋直径为所购买商品钢筋的直径实测值。
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    表  2  落锤参数

    Table  2.   Parameters of drop-weight

    名称直径/mm高度/mm质量/kg
    锤体490486719.43
    锤头顶部490150221.2
    冲击力传感器300150 82.9
    锤头底部450100124.37
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    表  3  试件编号和试验结果

    Table  3.   The results of specimens

    试件编号轴压比冲击高度/mm冲击能量/kJ冲击力峰值/kN高度尺所测残余挠度/mm
    FF-20 2 0012.25×10410 527.91 6
    FF-50 5 0005.63×10417 958.7829
    FS-20 2 0002.25×10415 939.84 3
    FS-50 5 0015.63×10416 439.5831
    SS-20 2 0002.25×10411 431.50 3
    SS-50 4 9995.63×10416 216.9339
    A2-20.22 0002.25×1049 474.40 2
    A2-50.25 0015.63×10420 666.3528
    A3-20.32 0012.25×1049 243.23 2
    A3-50.35 0005.63×10434 292.9728
    RA3-50.35 0005.63×10436 846.4568
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  • [1] 陆新征. 超高车辆撞击桥梁上部结构研究—破坏机理、设计方法和防护对策[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2011.
    [2] 崔堃鹏, 夏禾, 夏超逸, 等. 汽车撞击桥墩瞬态撞击力的等效静力计算 [J]. 振动与冲击, 2014, 33(4): 48–69. DOI: 10.13465/j.cnki.jvs.2014.04.010.

    CUI Kunpeng, XIA He, XIA Chaoyi, et al. Equivalent static force calculation methods for transient impact force of a vehicle in collision with piers [J]. Journal of Vibration and Shock, 2014, 33(4): 48–69. DOI: 10.13465/j.cnki.jvs.2014.04.010.
    [3] 田力, 朱聪, 王浩, 等. 碰撞冲击荷载作用下钢筋混凝土柱的动态响应及破坏模式 [J]. 工程力学, 2013, 30(2): 150–155. DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.07.0458.

    TIAN Li, ZHU Cong, WANG Hao, et al. Dynamic response and failure modes of RC columns under impact [J]. Engineering Mechanics, 2013, 30(2): 150–155. DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.07.0458.
    [4] 曾翔, 许斌. 无腹筋钢筋混凝土梁抗冲击行为试验研究 [J]. 土木工程学报, 2012, 45(9): 63–73. DOI: 10.15951/j.tmgcxb.2012.09.022.

    ZENG Xiang, XU Bin. Experimental study on the impact-resistant behavior of RC beams without shear-resistant rebar [J]. China Civil Engineering Journal, 2012, 45(9): 63–73. DOI: 10.15951/j.tmgcxb.2012.09.022.
    [5] 许斌, 曾翔. 冲击荷载作用下钢筋混凝土梁性能试验研究 [J]. 土木工程学报, 2014, 47(2): 41–51. DOI: 10.15951/j.tmgcxb.2014.02.010.

    XU Bin, ZENG Xiang. Experimental study on the behaviors of reinforced concrete beams under impact loadings [J]. China Civil Engineering Journal, 2014, 47(2): 41–51. DOI: 10.15951/j.tmgcxb.2014.02.010.
    [6] 许斌, 曾翔. 冲击作用下钢筋混凝土深梁动力性能试验研究 [J]. 振动与冲击, 2015, 34(4): 6–13. DOI: 10.13465/j.cnki.jvs.2015.04.002.

    XU Bin, ZENG Xiang. Tests for dynamic behaviors of deep RC beams under impact loadings [J]. Journal of Vibration and Shock, 2015, 34(4): 6–13. DOI: 10.13465/j.cnki.jvs.2015.04.002.
    [7] 瞿海雁, 李国强, 孙建运, 等. 侧向冲击作用下钢管混凝土构件的简化分析模型 [J]. 同济大学学报(自然科学版), 2011, 39(1): 35–41. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2011.01.007.

    QU Haiyan, LI Guoqiang, SUN Jianyun, et al. Simplified analysis model of circular concrete-filled steel tube specimen under lateral impact [J]. Journal of Tongji University (Natural Science), 2011, 39(1): 35–41. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2011.01.007.
    [8] 钱长根. 侧向冲击荷载作用下钢筋混凝土空心桥墩的受力性能研究[D]. 南京: 南京工业大学, 2015.
    [9] 许紫刚, 贾俊峰, 韩强, 等. 双轴压弯作用下RC桥墩矩形空心截面性能评价 [J]. 工程力学, 2015, 32(1): 17–25. DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.08.0714.

    XU Zigang, JIA Junfeng, HAN Qiang, et al. Behavior evaluation of rectangular hollow cross-section of rc piers subjected to axial compression and biaxial bending [J]. Engineering Mechanics, 2015, 32(1): 17–25. DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.08.0714.
    [10] 董振华, 杜修力, 韩强. 水平双向反复荷载作用下RC矩形空心桥墩的滞回模型研究 [J]. 工程力学, 2016, 33(4): 24–33. DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.10.0905.

    DONG Zhenhua, DU Xiuli, HAN Qiang. Study on hysteretic model of rc bridge pier with rectangular hollow section under lateral-birectional cyclic load [J]. Engineering Mechanics, 2016, 33(4): 24–33. DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.10.0905.
    [11] PRIESTLEY M J N , PARK R. Strength and ductility of concrete bridge columns under seismic loading [J]. ACI Structural Journal, 1987, 84(1): 61–76.
    [12] ZAHN F A , PARK R, PRIESTLEY M J N. Flexural strength and ductility of circular hollow reinforced concrete columns without confinement on inside face [J]. ACI Structural Journal, 1990, 87(2): 156–166.
    [13] 贾志路, 王蕊. 侧向冲击下箱形钢管混凝土叠合柱动力响应试验研究 [J]. 建筑结构学报, 2017, 38(S): 165–171. DOI: 10.14006/j.jzjgxb.2017.S1.022.

    JIA Zhilu, WANG Rui. Experimental study on dynamic response of box concrete-encased CFST columns under lateral impact [J]. Journal of Building Structures, 2017, 38(S): 165–171. DOI: 10.14006/j.jzjgxb.2017.S1.022.
    [14] 王蕊. 钢管混凝土结构构件在侧向撞击下动力响应及其损伤破坏的研究[D]. 太原: 太原理工大学, 2008.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-07-02
  • 修回日期:  2018-10-25
  • 刊出日期:  2019-11-01

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