CN113654885A - 钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法及预测装置 - Google Patents

钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法及预测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113654885A
CN113654885A CN202110854245.0A CN202110854245A CN113654885A CN 113654885 A CN113654885 A CN 113654885A CN 202110854245 A CN202110854245 A CN 202110854245A CN 113654885 A CN113654885 A CN 113654885A
Authority
CN
China
Prior art keywords
concrete
steel pipe
bearing capacity
actual
performance concrete
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110854245.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113654885B (zh
Inventor
刘长江
赵永强
刘坚
吴玉友
郑周练
苏鑫
潘宇航
陈富廉
冯钰璋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou University
Original Assignee
Guangzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou University filed Critical Guangzhou University
Priority to CN202110854245.0A priority Critical patent/CN113654885B/zh
Publication of CN113654885A publication Critical patent/CN113654885A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113654885B publication Critical patent/CN113654885B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0001—Type of application of the stress
    • G01N2203/0003—Steady
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0016—Tensile or compressive
    • G01N2203/0019—Compressive
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/026—Specifications of the specimen
    • G01N2203/0262—Shape of the specimen
    • G01N2203/0274—Tubular or ring-shaped specimens
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/067—Parameter measured for estimating the property
    • G01N2203/0676—Force, weight, load, energy, speed or acceleration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Rod-Shaped Construction Members (AREA)

Abstract

本发明公开了钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法、装置及存储介质，本发明通过获取实际混凝土抗压强度试验值和实际钢材强度，并获取实际混凝土截面面积以及实际钢管截面面积；根据实际钢材强度、实际钢管截面面积以及相互作用因子确定第一参数；根据实际混凝土抗压强度试验值以及实际混凝土截面面积的乘积，确定第二参数；根据第一参数与第二参数的和确定钢管超高性能混凝土承载力的预测结果；其中，相互作用因子为表征钢管与超高性能混凝土的相互作用系数，因此能够反映钢管与超高性能混凝土的之间相互作用关系，从而能够在一定程度上准确地确定钢管超高性能混凝土承载力的预测结果,本发明可广泛应用于建筑技术领域。

Description

钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法及预测装置
技术领域
本发明涉及建筑领域，尤其是钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法及预测装置。
背景技术
目前，超高性能混凝土灌入钢管中，形成了钢管超高性能混凝土构件，钢管超高性能混凝土作为承压构件，具有极高的承载力，承受相同荷载时构件所需的截面尺寸较小。强度达150MPa的混凝土与钢管组合下，能为建造150层的超高层建筑提供可能；将钢管混凝土用于拱桥上，其跨度将达1000m以上。另外，因超高性能混凝土具有极佳的耐久性能，能减少构件的后期维修费用，同时也提高了工程的使用寿命；强度为150MPa的超高强混凝土，其使用年限至少在1000～2000年以上。若将钢管超高性能混凝土构件用于实际工程中，对建筑结构的发展将产生显著的影响。而现今，现有的规程计算方法缺少钢管超高性能混凝土方面的设计规程，不适用于钢管超高性能混凝土承载力的预测计算，因此有必要寻求解决方案。
发明内容
有鉴于此，为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法及预测装置。
本发明采用的技术方案是：
钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法，包括：
获取实际混凝土抗压强度试验值和实际钢材强度，并获取实际混凝土截面面积以及实际钢管截面面积；
根据所述实际钢材强度、所述实际钢管截面面积以及相互作用因子确定第一参数；所述相互作用因子为表征钢管与超高性能混凝土的相互作用系数，所述相互作用因子根据钢管超高性能混凝土模型以及承载力模拟值进行拟合处理所得；
根据所述实际混凝土抗压强度试验值以及所述实际混凝土截面面积的乘积，确定第二参数；
根据所述第一参数与所述第二参数的和确定钢管超高性能混凝土承载力的预测结果。
进一步，所述获取实际混凝土截面面积以及实际钢管截面面积，包括：
获取方钢管的第一外径以及所述方钢管的第一壁厚，计算所述第一外径减去两倍所述第一壁厚的第一差值，根据所述第一差值的平方确定实际方钢管混凝土截面面积；根据所述第一外径的平方与所述实际方钢管混凝土截面面积的差值确定实际方钢管截面面积；
或者，
获取圆钢管的第二外径以及所述圆钢管的第二壁厚，计算所述第二外径的一半与所述第二壁厚的第二差值，根据所述第二差值的平方确定实际圆钢管混凝土截面面积；根据所述第二外径的一半的平方确定完整截面面积，根据所述完整截面面积与所述实际圆钢管混凝土截面面积的差值确定实际圆钢管截面面积；
所述实际混凝土截面面积包括所述实际方钢管混凝土截面面积或者所述实际圆钢管混凝土截面面积，所述实际钢管截面面积包括所述实际方钢管截面面积或者所述实际圆钢管截面面积。
进一步，所述相互作用因子的拟合处理，包括：
通过有限元方式构建钢管超高性能混凝土模型；
获取模拟数据，根据所述模拟数据以及所述钢管超高性能混凝土模型，确定承载力模拟值；
根据所述承载力模拟值以及预设钢管超高性能混凝土承载力公式进行拟合处理，确定所述相互作用因子。
进一步，所述根据所述承载力模拟值以及预设钢管超高性能混凝土承载力公式进行拟合处理，确定所述相互作用因子，包括：
根据混凝土抗压强度试验值、混凝土截面面积、相互作用因子参数以及约束效应系数，构建预设钢管超高性能混凝土承载力公式；所述约束效应系数为第一乘积与第二乘积的比值，所述第一乘积为钢材强度与钢管截面面积的乘积，所述第二乘积为混凝土抗压强度试验值与混凝土截面面积的乘积；
将所述约束效应系数作为自变量，并根据所述承载力模拟值、所述凝土抗压强度试验值以及所述混凝土截面面积确定因变量；
根据所述模拟数据、所述自变量以及所述因变量对所述预设钢管超高性能混凝土承载力公式进行拟合处理，确定所述相互作用因子参数的拟合结果作为所述相互作用因子。
进一步，所述模拟数据包括第一预设数量个圆钢管超高性能混凝土模型参数数据或者第二预设数量个方钢管超高性能混凝土模型参数数据，所述预设钢管超高性能混凝土承载力公式包括预设圆钢管超高性能混凝土承载力公式或者预设方钢管超高性能混凝土承载力公式，所述根据所述模拟数据、所述自变量以及所述因变量对所述预设钢管超高性能混凝土承载力公式进行拟合处理，确定所述相互作用因子参数的拟合结果作为所述相互作用因子，包括：
根据所述第一预设数量个圆钢管超高性能混凝土模型参数数据、所述自变量以及所述因变量对所述预设圆钢管超高性能混凝土承载力公式进行拟合处理，确定所述相互作用因子参数的拟合结果作为所述相互作用因子；所述相互作用因子用于与预设圆钢管超高性能混凝土承载力公式结合以确定圆钢管超高性能混凝土承载力的预测结果；
或者，
根据所述第二预设数量个方钢管超高性能混凝土模型参数数据、所述自变量以及所述因变量对所述预设方钢管超高性能混凝土承载力公式进行拟合处理，确定所述相互作用因子参数的拟合结果作为所述相互作用因子；所述相互作用因子用于与预设方钢管超高性能混凝土承载力公式结合以确定方钢管超高性能混凝土承载力的预测结果；
所述钢管超高性能混凝土承载力的预测结果包括圆钢管超高性能混凝土承载力的预测结果或者方钢管超高性能混凝土承载力的预测结果。
进一步，所述预设方钢管超高性能混凝土承载力公式包括方钢管混凝土有效约束系数，所述钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法还包括：
获取方钢管的第一外径以及所述方钢管的第一壁厚；
根据所述第一外径以及所述第一壁厚，构建方形截面的强约束区域与弱约束区域边界线的边界线公式；
对所述边界线公式进行积分处理，确定弱约束区域混凝土截面面积；
计算所述第一外径减去两倍所述第一壁厚的第三差值，并根据所述第三差值的平方确定核心混凝土总截面面积；
计算所述核心混凝土总截面面积与所述弱约束区域混凝土截面面积的第四差值；
根据所述第四差值与所述核心混凝土总截面面积的比值确定所述方钢管混凝土有效约束系数。
进一步，所述钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法，还包括：
获取实际钢管超高性能混凝土承载力试验值；
计算所述预测结果与所述实际钢管超高性能混凝土承载力试验值的比值的平均值以及变异系数；
将所述平均值以及所述变异系数与规程值系数比较，得到比较结果；所述比较结果用于表征所述预测结果的精确度。
本发明还提供一种钢管超高性能混凝土承载力预测装置，包括：
获取模块，用于获取实际混凝土抗压强度试验值和实际钢材强度，并获取实际混凝土截面面积以及实际钢管截面面积；
第一确定模块，用于根据所述实际钢材强度、所述实际钢管截面面积以及相互作用因子确定第一参数；所述相互作用因子为表征钢管与超高性能混凝土的相互作用系数，所述相互作用因子根据钢管超高性能混凝土模型以及承载力模拟值进行拟合处理所得；
第二确定模块，用于根据所述实际混凝土抗压强度试验值以及所述实际混凝土截面面积的乘积，确定第二参数；
预测模块，用于根据所述第一参数与所述第二参数的和确定钢管超高性能混凝土承载力的预测结果。
本发明还提供一种钢管超高性能混凝土承载力预测装置，包括处理器以及存储器；
所述存储器存储有程序；
所述处理器执行所述程序以实现所述方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行时实现所述方法。
本发明的有益效果是：通过获取实际混凝土抗压强度试验值和实际钢材强度，并获取实际混凝土截面面积以及实际钢管截面面积；根据实际钢材强度、实际钢管截面面积以及相互作用因子确定第一参数；根据实际混凝土抗压强度试验值以及实际混凝土截面面积的乘积，确定第二参数；根据第一参数与第二参数的和确定钢管超高性能混凝土承载力的预测结果；其中，相互作用因子为表征钢管与超高性能混凝土的相互作用系数，根据钢管超高性能混凝土模型以及承载力模拟值进行拟合处理所得，因此能够反映钢管与超高性能混凝土的之间相互作用关系，适用于钢管超高性能混凝土承载力的预测计算，从而能够在一定程度上准确地确定钢管超高性能混凝土承载力的预测结果。
附图说明
图1为本发明钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法的步骤流程示意图；
图2为本发明具体实施例方钢管示意图；
图3(a)为本发明具体实施例第一相互作用因子的拟合示意图；图3(b)为本发明具体实施例第二相互作用因子的拟合示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
如图1所示，本发明实施例提供一种钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法，包括步骤S100-S400：
S100、获取实际混凝土抗压强度试验值和实际钢材强度，并获取实际混凝土截面面积以及实际钢管截面面积。
需要说明的是，实际混凝土抗压强度试验值、实际钢材强度、实际混凝土截面面积以及实际钢管截面面积指的是确定预测结果时用到的实际数据，与进行模拟和拟合的模拟数据作区分。本发明实施例中，实际混凝土截面面积包括实际(方钢管)混凝土截面面积或者实际(圆钢管)混凝土截面面积，实际钢管截面面积包括实际(方钢管)截面面积或者实际(圆钢管)截面面积。可选地，钢管包括但不限于方钢管以及圆钢管。其中，实际混凝土抗压强度试验值和实际钢材强度可以根据钢管的类型通过可以通过现有的规范查取得到。可选地，钢管超高性能混凝土承载力可以指钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力。
可选地，步骤S100中获取实际混凝土截面面积以及实际钢管截面面积，包括步骤S101或者S102：
S101、获取方钢管的第一外径以及方钢管的第一壁厚，计算第一外径减去两倍第一壁厚的第一差值，根据第一差值的平方确定实际(方钢管)混凝土截面面积；根据第一外径的平方与实际(方钢管)混凝土截面面积的差值确定实际(方钢管)截面面积。
具体地，当待预测对象为方钢管时，获取方钢管的第一外径b1以及方钢管的第一壁厚t1，并通过以下公式计算实际方钢管截面面积：
方钢管混凝土组合截面面积A'sc2＝b1×b1；
方钢管内部空心截面面积Ak2＝(b1-2t1)×(b1-2t1)；
由于超高性能混凝土密实填充至方钢管内，所以方钢管内部空心截面面积即为核心超高性能混凝土的截面面积，即实际(方钢管)混凝土截面面积A'c2为：
A'c2＝(b1-2t1)·(b1-2t1)
对方钢管超高性能混凝土短柱中实际(方钢管)截面面积A's2：
A's2＝A'sc2-A'c2
＝b1·b1-(b1-2t1)·(b1-2t1)
＝4·t1·(b1-t1)
S102、获取圆钢管的第二外径以及圆钢管的第二壁厚，计算第二外径的一半与第二壁厚的第二差值，根据第二差值的平方确定实际圆钢管混凝土截面面积；根据第二外径的一半的平方确定完整截面面积，根据完整截面面积与实际圆钢管混凝土截面面积的差值确定实际圆钢管截面面积。
具体地，当待预测对象为圆钢管时，获取圆钢管的第二外径d以及方钢管的第二壁厚t2，并通过以下公式计算实际方钢管截面面积：
则圆钢管混凝土组合截面面积A'sc1＝π·(d/2)2；
圆钢管内部空心截面面积为Ak1＝π·(d/2-t2)2；
由于超高性能混凝土密实填充至圆钢管内，所以圆钢管内部空心截面面积即为核心超高性能混凝土的截面面积，即实际(圆钢管)混凝土截面面积A'c1为：
A'c1＝π·(d/2-t2)2
对于圆钢管超高性能混凝土短柱中圆钢管的截面面积,即实际(圆钢管)截面面积A's1：
A's1＝A'sc1-A'c1
＝π·(d/2)2-π·(d/2-t2)2
＝π·t2·(d-t2)
S200、根据实际钢材强度、实际钢管截面面积以及相互作用因子确定第一参数。
本发明实施例中，相互作用因子表征钢管与超高性能混凝土的相互作用系数，相互作用因子根据钢管超高性能混凝土模型以及承载力模拟值进行拟合处理所得。
具体地，相互作用因子的拟合处理包括步骤S201-S203：
S201、通过有限元方式构建钢管超高性能混凝土模型。
可选地，可以通过有限元软件ABAQUS构建钢管超高性能混凝土模型。其中，钢管超高性能混凝土模型可以包括圆钢管超高性能混凝土模型或者方钢管超高性能混凝土模型。
S202、获取模拟数据，根据模拟数据以及钢管超高性能混凝土模型，确定承载力模拟值。
本发明实施例中采用第一预设数量个圆钢管超高性能混凝土模型参数数据以及第二预设数量个方钢管超高性能混凝土模型参数数据作为模拟数据。需要说明的说，示例性地以第一预设数量以及第二预设数量均为67为例进行说明，其他实施方式中模拟数据的数量以及类型可以根据需要进行设定。具体地，表1所示为圆钢管超高性能混凝土模型参数数据，表2所示为方钢管超高性能混凝土模型参数数据。具体地，分别根据第一预设数量个圆钢管超高性能混凝土模型参数数据以及第二预设数量个方钢管超高性能混凝土模型参数数据进行模拟则可以分别得到表1中的NE1以及表2中的NE2，即圆钢管的承载力模拟值NE1以及方钢管的承载力模拟值NE2。
表1
Figure BDA0003183510890000071
Figure BDA0003183510890000081
Figure BDA0003183510890000091
表2
Figure BDA0003183510890000092
Figure BDA0003183510890000101
Figure BDA0003183510890000111
S203、根据承载力模拟值以及预设钢管超高性能混凝土承载力公式进行拟合处理，确定相互作用因子。
可选地，S203包括步骤S210-S230：
S210、根据混凝土抗压强度试验值、混凝土截面面积、相互作用因子参数以及约束效应系数，构建预设钢管超高性能混凝土承载力公式；约束效应系数为第一乘积与第二乘积的比值，第一乘积为钢材强度与钢管截面面积的乘积，第二乘积为混凝土抗压强度试验值与混凝土截面面积的乘积。
需要说明的是，预设钢管超高性能混凝土承载力公式包括但不限于预设圆钢管超高性能混凝土承载力公式或者预设方钢管超高性能混凝土承载力公式。
具体地，参考钢管普通混凝土短柱轴压承载力公式的推导以及结合有限元模拟结果，建立的预设圆钢管超高性能混凝土承载力公式和预设方钢管超高性能混凝土承载力公式。
1、圆钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力公式：
Ny＝fsc1Asc1
其中，Ny为圆钢管混凝土短柱轴压承载力，fsc1为(圆)钢管混凝土抗压强度，Asc1为(圆)钢管混凝土组合截面面积。
fsc1＝(1+ηc1)[(1-β)fc+βfy]
Asc1＝As1+Ac1
Figure BDA0003183510890000121
β＝As1/(As1+Ac1)
α＝As1/Ac1
ξ＝αfy/fc＝(fyAs1)/(fcAc1)
Figure BDA0003183510890000122
Figure BDA0003183510890000123
其中，ηc1为圆形截面约束提高系数,β为含钢比，fc为混凝土抗压强度试验值,fy为钢材强度,As1为(圆)钢管截面面积,Ac1为(圆)混凝土截面面积，ξ为(第一)约束效应系数，α为含钢率，kc是钢管与混凝土的相互作用系数，其中，fc和fy可以通过现有的规范查取得到。
需要说明的是，kc是针对混凝土强度等级在C30～C80之间，取值为0.5，相比于超高性能混凝土的强度，k的计算式中混凝土强度较低，由于钢管混凝土的含钢率较小，为了方便计算，k的值近似取为1。根据已有的钢管普通混凝土和钢管超高性能混凝土的对比研究得知，钢管对超高性能混凝土的约束作用与钢管对普通混凝土的约束作用有所差异，因此需要对kc进行拟合处理修正，确定对应的拟合处理结果；其中，相互作用因子参数为kcy，kcy的拟合处理结果即为相互作用因子。
上述公式，基于圆钢管普通混凝土短柱轴压承载力公式，圆钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力公式的形式可写成：
Figure BDA0003183510890000124
Figure BDA0003183510890000125
Ny＝fcAc1[1+(1+kcy)ξ] (1)
为了方便拟合，公式(1)写成以下形式：
Figure BDA0003183510890000131
本发明实施例中，公式(1)、(2)为预设圆钢管超高性能混凝土承载力公式的不同表现形式。
2、方钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力公式：
Nf＝fsc2Asc2
其中，Nf为方钢管混凝土短柱轴压承载力，fsc2为(方)钢管混凝土抗压强度，Asc2为(方)钢管混凝土组合截面面积。
fsc2＝(1+keηc2)[(1-β')fc+β'fy]
Asc2＝As2+Ac2
Figure BDA0003183510890000132
β'＝As2/(As2+Ac2)
α'＝As2/Ac2
ξ'＝α'fy/fc＝(fyAs2)/(fcAc2)
其中，ηc2为(方)截面约束提高系数,β'为含钢比，fc为混凝土抗压强度试验值,fy为钢材强度,As2为(方)钢管截面面积,Ac2为(方)混凝土截面面积，ξ'为(第二)约束效应系数，α'为含钢率，ke是方钢管混凝土有效约束系数，fc和fy可以通过现有的规范查取得到。
本发明实施例中，ke根据以下方式确定：
获取方钢管的第一外径以及方钢管的第一壁厚；
根据第一外径以及第一壁厚，构建方形截面的强约束区域与弱约束区域边界线的边界线公式；
对边界线公式进行积分处理，确定弱约束区混凝土截面面积；
计算第一外径减去两倍第一壁厚的第三差值，并根据第三差值的平方确定核心混凝土总截面面积；
计算核心混凝土总截面面积与弱约束区混凝土截面面积的第四差值；
根据第四差值与核心混凝土总截面面积的比值确定方钢管混凝土有效约束系数。
本发明实施例中，由于方钢管对混凝土的约束不均匀，有效约束区域主要集中在四个角部和混凝土核心区域。具体地，相比于圆钢管对核心混凝土的约束，方钢管对核心混凝土的约束区域主要集中在4个角部及沿45°对角线方向，而其他区域为弱约束区域。两者的分界线可采用抛物线形式，且以初始切角45°来近似表示，如图2所示，具有强约束区域201、弱约束区域202，方钢管203以及混凝土204，方钢管混凝土有效约束系数ke可通过横截面有效约束系数ks与侧向有效约束系数k1的乘积来计算，具体地，计算公式为：
ke＝ksk1
其中，k1为侧向约束混凝土面积与钢管内侧向区域混凝土总面积的比值，取1。设方截面构件的强约束区域、弱约束区域边界线的抛物线，则边界线可通过下式来表达(边界线公式)：
Figure BDA0003183510890000141
其中：b1为第一外径，t1为第一壁厚，y、x代表坐标。
通过积分表达式进行积分处理，求出弱约束区域混凝土截面面积Ar，即
Figure BDA0003183510890000142
Figure BDA0003183510890000143
Figure BDA0003183510890000144
核心混凝土总截面面积,即(方)混凝土截面面积Ac2为
Ac2＝(b1-2t1)2
横截面有效约束系数ks为
Figure BDA0003183510890000145
从而得到方钢管混凝土有效约束系数ke：
ke＝ksk1＝1/3
基于方钢管混凝土短柱轴压承载力公式，其中，相互作用因子参数为kcf，kcf的拟合处理结果即为相互作用因子。因此，方钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力公式的形式可采用下式：
Figure BDA0003183510890000151
为了方便拟合，写成以下形式：
Figure BDA0003183510890000152
本发明实施例中，公式(3)、(4)为预设方钢管超高性能混凝土承载力公式的不同表现形式。
S220、将约束效应系数作为自变量，并根据承载力模拟值、凝土抗压强度试验值以及混凝土截面面积确定因变量。
可选地：①根据公式(2)将承载力模拟值NE1作为Ny，并将公式(2)左边作为因变量，将(第一)约束效应系数ξ作为自变量；②根据公式(4)将承载力模拟值NE2作为Nf，并将公式(4)左边作为因变量，将(第二)约束效应系数ξ'作为自变量。
S230、根据模拟数据、自变量以及因变量对预设钢管超高性能混凝土承载力公式进行拟合处理，确定相互作用因子参数的拟合结果作为相互作用因子。
具体地，步骤S230包括步骤S2301或者S2302：
S2301、根据第一预设数量个圆钢管超高性能混凝土模型参数数据、自变量以及因变量对预设圆钢管超高性能混凝土承载力公式进行拟合处理，确定相互作用因子参数的拟合结果作为相互作用因子。
具体地，利用步骤S220中的①所确定的因变量以及自变量，通过表1中的圆钢管超高性能混凝土模型参数数据，采用数据分析软件Origin对预设圆钢管超高性能混凝土承载力公式(公式(2))进行拟合处理，对kcy进行回归确定相互作用因子参数kcy的拟合结果作为相互作用因子(第一相互作用因子)。需要说明的是，本发明实施例中，相互作用因子具体为第一相互作用因子，用于与预设圆钢管超高性能混凝土承载力公式结合以确定圆钢管超高性能混凝土承载力的预测结果。具体地，如图3(a)所示，第一相互作用因子的结果为0.55269，此时结合公式(1)得到圆钢管超高性能混凝土承载力预测公式，能够用于确定圆钢管超高性能混凝土承载力的预测结果,即Ny的值。其中，图3(a)中有限元数据指的是模拟数据，在Origin软件中，R2为决定系数，衡量回归方程整体的拟合度，是表达因变量与所有自变量之间的总体关系。R2等于回归平方和在总偏差平方和中所占的比率，对于R2而言，R2越大，越接近于1，曲线拟合的相关性越好。具体地，圆钢管超高性能混凝土承载力预测公式：
Ny＝fcAc1[1+(1+0.55269)ξ]
即Ny＝fcAc1+1.55269fyAs1或者Ny＝fcAc1+1.55269fyAs1 (5)
S2302、根据第二预设数量个方钢管超高性能混凝土模型参数数据、自变量以及因变量对预设方钢管超高性能混凝土承载力公式进行拟合处理，确定相互作用因子参数的拟合结果作为相互作用因子。
具体地，利用步骤S220中的②所确定的因变量以及自变量，通过表2中的方钢管超高性能混凝土模型参数数据，采用数据分析软件Origin对预设方钢管超高性能混凝土承载力公式(公式(4))进行拟合处理，对kcf进行回归确定相互作用因子参数kcf的拟合结果作为相互作用因子(第二相互作用因子)。需要说明的是，本发明实施例中，相互作用因子具体为第二相互作用因子，用于与预设方钢管超高性能混凝土承载力公式结合以确定方钢管超高性能混凝土承载力的预测结果。具体地，如图3(b)所示，第二相互作用因子的结果为0.37496，图3(b)中有限元数据指的是模拟数据,此时结合公式(3)得到方钢管超高性能混凝土承载力预测公式，能够用于确定方钢管超高性能混凝土承载力的预测结果,即Ny的值。具体地，方钢管超高性能混凝土承载力预测公式为：
Figure BDA0003183510890000161
即Nf＝fcAc2(1+1.125ξ')或者Nf＝fcAc2+1.125fyAs2 (6)
需要说明的是，此时步骤S200具体地：
1)当钢管为圆钢管，将实际钢材强度代入公式(5)的fy、将实际(圆钢管)截面面积A's1代入公式(5)的As1并根据第一相互作用因子(0.55269)确定第一参数1.55269fyA's1。
2)当钢管为方钢管，将实际钢材强度代入公式(6)的fy、将实际(方钢管)截面面积A's2代入公式(6)的As2并根据第二相互作用因子(0.37496)确定第一参数1.125fyA's2。
S300、根据实际混凝土抗压强度试验值以及实际混凝土截面面积的乘积，确定第二参数。
具体地，1)当钢管为圆钢管，将实际混凝土抗压强度试验值代入公式(5)的fc，将实际(圆钢管)混凝土截面面积A'c1代入公式(5)的Ac1，计算得到第二参数fcA'c1。
2)当钢管为方钢管，将实际混凝土抗压强度试验值代入公式(6)的fc，将实际(方钢管)混凝土截面面积A'c2代入公式(5)的Ac2，计算得到第二参数fcA'c2。
S400、根据第一参数与第二参数的和确定钢管超高性能混凝土承载力的预测结果。
可选地，钢管超高性能混凝土承载力的预测结果包括圆钢管超高性能混凝土承载力的预测结果或者方钢管超高性能混凝土承载力的预测结果。具体地：
1)当钢管为圆钢管，计算得到圆钢管超高性能混凝土承载力的预测结果:
Ny＝fcA'c1+1.55269fyA's1 (7)
2)当钢管为方钢管，计算得到方钢管超高性能混凝土承载力的预测结果：
Nf＝fcA'c2+1.125fyA's2 (8)
本发明实施例中，还包括步骤S501-S503：
S501、获取实际钢管超高性能混凝土承载力试验值。
可选地，实际钢管超高性能混凝土承载力试验值包括实际圆钢管超高性能混凝土承载力试验值或者实际方钢管超高性能混凝土承载力试验值。
S502、计算预测结果与实际钢管超高性能混凝土承载力试验值的比值的平均值以及变异系数。
可选地，预测结果包括圆钢管超高性能混凝土承载力的预测结果或者方钢管超高性能混凝土承载力的预测结果。其中，圆钢管超高性能混凝土承载力的预测结果或者方钢管超高性能混凝土承载力的预测结果均具有对应的平均值以及变异系数，如表3和表4。
S503、将平均值以及变异系数与规程值系数比较，得到比较结果；比较结果用于表征预测结果的精确度。
具体地，圆钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力计算值(圆钢管超高性能混凝土承载力的预测结果)与圆钢管超高性能混凝土承载力的预测结果对比如表3；方钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力计算值(方钢管超高性能混凝土承载力的预测结果)与方钢管超高性能混凝土承载力的预测结果对比如表4。其中，d为第二外径，t2为第二壁厚，L为试件高度，fy为钢材强度，fc为混凝土抗压强度试验值，Nu1为已有的圆钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力试验值(即实际圆钢管超高性能混凝土承载力试验值)，NGB1为圆钢管的规程值。
表3
Figure BDA0003183510890000181
从表中得知，式(7)Ny与试验值比值的范围在0.97～1.06，平均值为1.018、变异系数为0.037，规程GB 50936-2014计算值(圆钢管的规程值)与试验值比值的范围在1.03～1.18，平均值和变异系数分别为1.110和0.046。本发明实施例中，规程值系数包括(圆钢管的规程值)与试验值比值对应的平均值和变异系数，即1.110和0.046，将1.018、0.037与1.110和0.046进行比较得到比较结果，可以看出，本发明实施例提供的预测方法的预测结果与试验值更为吻合，比规程GB 50936-2014的公式计算精度高，计算极限承载力时，也更为简单，取得了更好的效果。
表4
Figure BDA0003183510890000182
其中，b1为第一外径，t1为第一壁厚，L为试件高度，fy为钢材强度，fc为混凝土抗压强度试验值，Nu2为已有的方钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力试验值(即实际方钢管超高性能混凝土承载力试验值)，NGB2为方钢管的规程值。
从表中得知，式(8)Nf与试验值比值的范围在1.00～1.06，平均值为1.023,变异系数为0.021，规程GB 50936-2014计算值(圆钢管的规程值)与试验值比值的范围在1.03～1.18，平均值和变异系数分别为0.715和0.352。本发明实施例中，规程值系数还包括(方钢管的规程值)与试验值比值对应的平均值和变异系数，即0.715和0.352，将1.023、0.021与0.715和0.352进行比较得到比较结果，可以看出，本发明实施例提供的预测方法的预测结果与试验值更为吻合，比规程GB 50936-2014的公式计算精度高，计算极限承载力时，也更为简单，取得了更好的效果。
本发明实施例中，在建立方、圆钢管超高性能混凝土短柱轴压有限元模型时，构件的长径比均设置为3，满足短柱长径比的要求。因此，在收集试验数据时，所收集的试验构件均为短柱，①满足GB 50936-2014《钢管混凝土结构技术规范》中对钢管混凝土短柱的定义，长径比小于或等于4；②所有试件的受荷方式为钢管和混凝土共同受荷；③核心混凝土均为UHPC，其强度均达到了国家标准GB/T 31387-2015《活性粉末混凝土》的最低要求100MPa。文献《超高强钢管混凝土研究综述_陈宝春》在综述时，混凝土棱柱体抗压强度与混凝土立方体抗压强度的换算系数通常分布在0.82～0.9之间，对于仅给出棱柱体抗压强度的试验数据，可将超高性能混凝土棱柱体抗压强度的最小值设为90MPa，在收集的方、圆钢管超高性能混凝土短柱轴压试验数据时，混凝土棱柱体抗压强度均在90MPa以上。
本发明实施例还提供具体实例：
根据已有的方钢管超高性能混凝土短柱轴压试验，fy为493.5MPa，fc为111.3MPa，b1＝100mm，t1＝10mm。因此计算得到A'c2＝6400mm2，A's2＝3600mm2，根据公式(8)：
Nf＝fcA'c2+1.125fyA's2
＝111.3×6400+1.125×493.5×3600＝2710995N
而方钢管的规程值为为2656.5kN，误差为2.05％。由此可知，本发明的预测方法能很好地预测方钢管超高性能混凝土短柱的轴压承载力。
根据已有的圆钢管超高性能混凝土短柱轴压试验构件，fy为318MPa，fc为154MPa，第二外径d为133mm，第二壁厚t2为4.5mm。因此A's1为1816.62mm2，A'c1为12076.28mm2，代入式(7):
Ny＝fcA'c1+1.55269fyA's1
＝154×12076.28+1.55269×318×1816.62＝2756713.09N
而圆钢管的规程值为2700kN，误差为2.1％。由此可知，本发明的预测方法能很好地预测圆钢管超高性能混凝土短柱的轴压承载力。
本发明实施例所提供的钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法：
1.简便适用且精度高，预测方法测定钢管截面面积以及混凝土截面面积即可得到预测结果。另外，通过多组现有试验数据进行验证，证明本发明提出的方法能准确的预测钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力值。
2.本发明提出的预测理论公式建立过程简洁快速。预测理论公式是基于有限元模拟数据建立的，免去了试验环节，减少了原材料的购买、试件的制作、试件的加载时间，不受试验仪器、加载设备的限制，也不会因试验设备和人为因素造成的误差对结果产生影响。
3.本发明提出的预测理论公式的建立过程使经费节省。因为超高性能混凝土的制作，通常需要加入钢纤维来改善超高性能混凝土的脆性，加入钢纤维之后的超高性能混凝土的造价是远高于普通混凝土的造价。
4.本发明提出的预测方法填补了目前预测方法的空白和弥补了现有规范的不足。目前还没有关于预测钢管超高强混凝土短柱轴压承载力的方法，因此本发明填补了该领域空白。预测理论公式比现有的规程GB 50936-2014提出的承载力公式的计算精度高，除能够满足钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力的预测外，还弥补了当下相关规程中没有针对钢管超高性能混凝土(混凝土强度等级大于100MPa)短柱轴压承载力理论预测公式的空白。
本发明实施例还提供一种钢管超高性能混凝土承载力预测装置，包括：
获取模块，用于获取实际混凝土抗压强度试验值和实际钢材强度，并获取实际混凝土截面面积以及实际钢管截面面积；
第一确定模块，用于根据实际钢材强度、实际钢管截面面积以及相互作用因子确定第一参数；相互作用因子为表征钢管与超高性能混凝土的相互作用系数，相互作用因子根据钢管超高性能混凝土模型以及承载力模拟值进行拟合处理所得；
第二确定模块，用于根据实际混凝土抗压强度试验值以及实际混凝土截面面积的乘积，确定第二参数；
预测模块，用于根据第一参数与第二参数的和确定钢管超高性能混凝土承载力的预测结果。
上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
本发明实施例还提供了一种钢管超高性能混凝土承载力预测装置，该装置包括处理器以及存储器；
存储器用于存储程序；
处理器用于执行程序实现本发明实施例的钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法。本发明实施例的装置可以实现钢管超高性能混凝土承载力预测的功能。该装置可以为包括手机、平板电脑、电脑等任意智能终端。
上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有程序，该程序被处理器执行完成如前述发明实施例的钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法。
本发明实施例还提供一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行前述发明实施例的钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括多指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序的介质。
以上，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法，其特征在于，包括：
获取实际混凝土抗压强度试验值和实际钢材强度，并获取实际混凝土截面面积以及实际钢管截面面积；
根据所述实际钢材强度、所述实际钢管截面面积以及相互作用因子确定第一参数；所述相互作用因子为表征钢管与超高性能混凝土的相互作用系数，所述相互作用因子根据钢管超高性能混凝土模型以及承载力模拟值进行拟合处理所得；
根据所述实际混凝土抗压强度试验值以及所述实际混凝土截面面积的乘积，确定第二参数；
根据所述第一参数与所述第二参数的和确定钢管超高性能混凝土承载力的预测结果。
2.根据权利要求1所述钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法，其特征在于：所述获取实际混凝土截面面积以及实际钢管截面面积，包括：
获取方钢管的第一外径以及所述方钢管的第一壁厚，计算所述第一外径减去两倍所述第一壁厚的第一差值，根据所述第一差值的平方确定实际方钢管混凝土截面面积；根据所述第一外径的平方与所述实际方钢管混凝土截面面积的差值确定实际方钢管截面面积；
或者，
获取圆钢管的第二外径以及所述圆钢管的第二壁厚，计算所述第二外径的一半与所述第二壁厚的第二差值，根据所述第二差值的平方确定实际圆钢管混凝土截面面积；根据所述第二外径的一半的平方确定完整截面面积，根据所述完整截面面积与所述实际圆钢管混凝土截面面积的差值确定实际圆钢管截面面积；
所述实际混凝土截面面积包括所述实际方钢管混凝土截面面积或者所述实际圆钢管混凝土截面面积，所述实际钢管截面面积包括所述实际方钢管截面面积或者所述实际圆钢管截面面积。
3.根据权利要求1所述钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法，其特征在于：所述相互作用因子的拟合处理，包括：
通过有限元方式构建钢管超高性能混凝土模型；
获取模拟数据，根据所述模拟数据以及所述钢管超高性能混凝土模型，确定承载力模拟值；
根据所述承载力模拟值以及预设钢管超高性能混凝土承载力公式进行拟合处理，确定所述相互作用因子。
4.根据权利要求3所述钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法，其特征在于：所述根据所述承载力模拟值以及预设钢管超高性能混凝土承载力公式进行拟合处理，确定所述相互作用因子，包括：
根据混凝土抗压强度试验值、混凝土截面面积、相互作用因子参数以及约束效应系数，构建预设钢管超高性能混凝土承载力公式；所述约束效应系数为第一乘积与第二乘积的比值，所述第一乘积为钢材强度与钢管截面面积的乘积，所述第二乘积为混凝土抗压强度试验值与混凝土截面面积的乘积；
将所述约束效应系数作为自变量，并根据所述承载力模拟值、所述凝土抗压强度试验值以及所述混凝土截面面积确定因变量；
根据所述模拟数据、所述自变量以及所述因变量对所述预设钢管超高性能混凝土承载力公式进行拟合处理，确定所述相互作用因子参数的拟合结果作为所述相互作用因子。
5.根据权利要求4所述钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法，其特征在于：所述模拟数据包括第一预设数量个圆钢管超高性能混凝土模型参数数据或者第二预设数量个方钢管超高性能混凝土模型参数数据，所述预设钢管超高性能混凝土承载力公式包括预设圆钢管超高性能混凝土承载力公式或者预设方钢管超高性能混凝土承载力公式，所述根据所述模拟数据、所述自变量以及所述因变量对所述预设钢管超高性能混凝土承载力公式进行拟合处理，确定所述相互作用因子参数的拟合结果作为所述相互作用因子，包括：
根据所述第一预设数量个圆钢管超高性能混凝土模型参数数据、所述自变量以及所述因变量对所述预设圆钢管超高性能混凝土承载力公式进行拟合处理，确定所述相互作用因子参数的拟合结果作为所述相互作用因子；所述相互作用因子用于与预设圆钢管超高性能混凝土承载力公式结合以确定圆钢管超高性能混凝土承载力的预测结果；
或者，
根据所述第二预设数量个方钢管超高性能混凝土模型参数数据、所述自变量以及所述因变量对所述预设方钢管超高性能混凝土承载力公式进行拟合处理，确定所述相互作用因子参数的拟合结果作为所述相互作用因子；所述相互作用因子用于与预设方钢管超高性能混凝土承载力公式结合以确定方钢管超高性能混凝土承载力的预测结果；
所述钢管超高性能混凝土承载力的预测结果包括圆钢管超高性能混凝土承载力的预测结果或者方钢管超高性能混凝土承载力的预测结果。
6.根据权利要求5所述钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法，其特征在于：所述预设方钢管超高性能混凝土承载力公式包括方钢管混凝土有效约束系数，所述钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法还包括：
获取方钢管的第一外径以及所述方钢管的第一壁厚；
根据所述第一外径以及所述第一壁厚，构建方形截面的强约束区域与弱约束区域边界线的边界线公式；
对所述边界线公式进行积分处理，确定弱约束区域混凝土截面面积；
计算所述第一外径减去两倍所述第一壁厚的第三差值，并根据所述第三差值的平方确定核心混凝土总截面面积；
计算所述核心混凝土总截面面积与所述弱约束区域混凝土截面面积的第四差值；
根据所述第四差值与所述核心混凝土总截面面积的比值确定所述方钢管混凝土有效约束系数。
7.根据权利要求1所述钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法，其特征在于：所述钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法，还包括：
获取实际钢管超高性能混凝土承载力试验值；
计算所述预测结果与所述实际钢管超高性能混凝土承载力试验值的比值的平均值以及变异系数；
将所述平均值以及所述变异系数与规程值系数比较，得到比较结果；所述比较结果用于表征所述预测结果的精确度。
8.一种钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取实际混凝土抗压强度试验值和实际钢材强度，并获取实际混凝土截面面积以及实际钢管截面面积；
第一确定模块，用于根据所述实际钢材强度、所述实际钢管截面面积以及相互作用因子确定第一参数；所述相互作用因子为表征钢管与超高性能混凝土的相互作用系数，所述相互作用因子根据钢管超高性能混凝土模型以及承载力模拟值进行拟合处理所得；
第二确定模块，用于根据所述实际混凝土抗压强度试验值以及所述实际混凝土截面面积的乘积，确定第二参数；
预测模块，用于根据所述第一参数与所述第二参数的和确定钢管超高性能混凝土承载力的预测结果。
9.一种钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测装置，其特征在于，包括处理器以及存储器；
所述存储器存储有程序；
所述处理器执行所述程序以实现如权利要求1-7中任一项所述方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述方法。
CN202110854245.0A 2021-07-28 2021-07-28 钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法及预测装置 Active CN113654885B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110854245.0A CN113654885B (zh) 2021-07-28 2021-07-28 钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法及预测装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110854245.0A CN113654885B (zh) 2021-07-28 2021-07-28 钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法及预测装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113654885A true CN113654885A (zh) 2021-11-16
CN113654885B CN113654885B (zh) 2023-07-04

Family

ID=78490710

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110854245.0A Active CN113654885B (zh) 2021-07-28 2021-07-28 钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法及预测装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113654885B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020103234A1 (zh) * 2018-11-23 2020-05-28 大连理工大学 钢管混凝土柱-钢梁穿心螺栓连接节点抗弯承载力和弯矩-转角曲线的一种计算方法
CN111274677A (zh) * 2020-01-13 2020-06-12 中国建筑科学研究院有限公司 圆钢管混凝土轴压构件承载力分项系数的分析方法
CN111507040A (zh) * 2020-04-27 2020-08-07 江南大学 波纹侧板-方钢管混凝土柱偏心受压承载力的计算方法
CN111753351A (zh) * 2020-03-19 2020-10-09 江南大学 一种变截面柱的抗弯承载力计算方法
CN112417548A (zh) * 2020-11-03 2021-02-26 杭州铁木辛柯建筑结构设计事务所有限公司 一种圆钢管混凝土柱截面单向压弯极限承载提高方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020103234A1 (zh) * 2018-11-23 2020-05-28 大连理工大学 钢管混凝土柱-钢梁穿心螺栓连接节点抗弯承载力和弯矩-转角曲线的一种计算方法
CN111274677A (zh) * 2020-01-13 2020-06-12 中国建筑科学研究院有限公司 圆钢管混凝土轴压构件承载力分项系数的分析方法
CN111753351A (zh) * 2020-03-19 2020-10-09 江南大学 一种变截面柱的抗弯承载力计算方法
CN111507040A (zh) * 2020-04-27 2020-08-07 江南大学 波纹侧板-方钢管混凝土柱偏心受压承载力的计算方法
CN112417548A (zh) * 2020-11-03 2021-02-26 杭州铁木辛柯建筑结构设计事务所有限公司 一种圆钢管混凝土柱截面单向压弯极限承载提高方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113654885B (zh) 2023-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ahmed et al. Nonlinear analysis of rectangular concrete-filled double steel tubular short columns incorporating local buckling
Wang et al. Size effect of circular concrete-filled steel tubular short columns subjected to axial compression
da Silva et al. Numerical validation of the general method in EC3-1-1 for prismatic members
Bai et al. Study on the interfacial bond slip constitutive relation of I-section steel and fully recycled aggregate concrete
Zhao et al. Compressive strength of axially loaded circular hollow centrifugal concrete-filled steel tubular short columns
CN111539142A (zh) 一种管道裂纹扩展驱动力计算方法及系统
Krishan et al. Strength calculation of short concrete-filled steel tube columns
Broujerdian et al. Effect of curvature and aspect ratio on shear resistance of unstiffened plates
Yan et al. Behaviour and design of high-strength concrete-filled rectangular ferritic stainless steel tubular (CFFSST) short columns subjected to axial compression
Wu et al. Seismic behavior of high strength concrete composite walls with embedded steel truss
Xia et al. Experimental study on bearing capacity of corroded Q345 H-shaped steel column under axial compression load
Cheng et al. Behaviors of improved multi-cell T-shaped concrete-filled steel tubular columns under eccentric loads
CN113654885B (zh) 钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力预测方法及预测装置
Prabu et al. Finite element analysis of buckling of thin cylindrical shell subjected to uniform external pressure
CN107180123A (zh) 一种高强度钢潜水器耐压球壳极限承载力估算方法
Bakeer Empirical estimation of the load bearing capacity of masonry walls under buckling–Critical remarks and a new proposal for the Eurocode 6
CN103575428B (zh) 钢筋混凝土支撑轴力监测数据的优化方法
Bazhenov et al. Definition of the failure region of the oil tank with wall imperfections in combined loading
CN112699520B (zh) 一种建立hbprc本构模型的方法及装置
Wu et al. United composite strength calculation method for special-shaped CFST columns with multiple cavities
CN107066728B (zh) 一种钛合金潜水器耐压球壳极限承载力估算方法
Zou et al. Time-dependent deformations of concrete columns under different construction load histories
CN111950065A (zh) 高心墙堆石坝施工期水平变形的预测方法
Iu et al. Direct second-order elastic analysis for steel frame design
Wang et al. Influence of recycled large-aggregate self-compacting concrete-filled steel tube mechanical properties under pure bending load

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant