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基于板-梁理论的双轴对称哑铃形钢管混凝土拱弯扭屈曲理论研究

张文福 马峰 朱凯杰 黄斌

张文福, 马峰, 朱凯杰, 黄斌. 基于板-梁理论的双轴对称哑铃形钢管混凝土拱弯扭屈曲理论研究[J]. 钢结构(中英文), 2022, 37(2): 13-21. doi: 10.13206/j.gjgS21090401
引用本文: 张文福, 马峰, 朱凯杰, 黄斌. 基于板-梁理论的双轴对称哑铃形钢管混凝土拱弯扭屈曲理论研究[J]. 钢结构(中英文), 2022, 37(2): 13-21. doi: 10.13206/j.gjgS21090401
Wenfu Zhang, Feng Ma, Kaijie Zhu, Bin Huang. Theoritical Study of Flexural-Torsional Buckling of Biaxial Symmetric Dumbbell-Shaped CFST Arches Based on Plate-Beam Theory[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2022, 37(2): 13-21. doi: 10.13206/j.gjgS21090401
Citation: Wenfu Zhang, Feng Ma, Kaijie Zhu, Bin Huang. Theoritical Study of Flexural-Torsional Buckling of Biaxial Symmetric Dumbbell-Shaped CFST Arches Based on Plate-Beam Theory[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2022, 37(2): 13-21. doi: 10.13206/j.gjgS21090401

基于板-梁理论的双轴对称哑铃形钢管混凝土拱弯扭屈曲理论研究

doi: 10.13206/j.gjgS21090401
基金项目: 

国家自然科学基金面上项目(51578120,51178087,52178143)。

详细信息
    作者简介:

    张文福,男,1965年出生,博士,教授,博士生导师。

    通讯作者:

    马峰,男,1997年出生,硕士,mf1779464675@163.com。

Theoritical Study of Flexural-Torsional Buckling of Biaxial Symmetric Dumbbell-Shaped CFST Arches Based on Plate-Beam Theory

  • 摘要: 现有的理论公式只适用于单一材料构件,无法使用现有的稳定理论解决由不同材料组成的构件,为此,张文福教授在2014年独立提出一种可解决薄壁构件组合扭转和弯扭屈曲的新工程理论,该理论主要采用三种基本假设:刚周边假设、板变形假设、梁变形假设。与传统的Vlasov理论不同,板-梁理论中纵向位移、线性和非线性应变、应变能均可借鉴成熟的Kirchhoff薄板理论和Euler梁理论推导得到,不仅可以解决翘曲无法考虑钢和混凝土不同材料影响的问题,还可以避免假设翘曲函数的随意性带来的争议。
    为了描述方便,板梁理论中引入了两套坐标系,分别为整体坐标系xyz和局部坐标系nsz,这两套坐标系与Vlasov的坐标类似,均满足右手螺旋法则。整体坐标系的原点与截面形心重合,xy轴分别为截面的主轴。与Vlasov的曲线坐标系不同,局部坐标系nsz为直角坐标系。原点与每个板件自身的形心重合,s轴与板件的中面重合,n轴与板件中面的法线重合。由n轴转向s轴符合右手螺旋法则,且拇指应该与z轴正方向一致。
    基于板-梁理论推导双轴对称哑铃形钢管混凝土的截面特性,根据相关假设,建立发生弯扭屈曲的位移场、应变场,推导出总应变能和总初应力势能,进而得出双轴对称哑铃形钢管混凝土截面的抗弯刚度、翘曲刚度和自由扭转刚度,通过算例和有限元分析验证理论公式的正确性。
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-09-04
  • 网络出版日期:  2022-04-22

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