不锈钢中空夹层钢管混凝土导管腿抗剪承载力计算方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115994470A(43)申请公布日2023.04.21(21)申请号202310066314.0(22)申请日2023.01.16(71)申请人青岛理工大学地址266520山东省青岛市黄岛区嘉陵江东路777号青岛理工大学(72)发明人徐文刚张纪刚崔传龙宋罕宇吴瑞雪古驰赵国良马哲昊许卫晓张伟成王向英刘菲菲(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569专利代理师郑粟文(51)Int.Cl.G06F30/23(2020.01)G06F30/10(2020.01)G06F119/14(2020.01)权利要求书2页说明书10页附图2页(54)发明名称不锈钢中空夹层钢管混凝土导管腿抗剪承载力计算方法(57)摘要本发明公开了一种不锈钢中空夹层钢管混凝土导管腿抗剪承载力计算方法，涉及海洋平台导管腿抗剪性能技术领域，包括以下步骤：测定核心混凝土和内外钢管的尺寸和材料参数；计算考虑套箍作用影响的抗剪承载力；计算考虑剪跨比影响的抗剪承载力；计算考虑轴压比影响的抗剪承载力；建立不锈钢‑混凝土‑钢中空夹层钢管混凝土导管腿抗剪承载力的计算模型。本发明能够准确预测不锈钢‑混凝土‑钢中空夹层钢管混凝土导管腿抗剪承载力，并且计算公式的表达式仅与截面几何特征参数和构件物理特性参数有关，具有概念清晰，形式简单，适应性强的特点。CN115994470ACN115994470A权利要求书1/2页1.一种不锈钢中空夹层钢管混凝土导管腿抗剪承载力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：确定不锈钢‑混凝土‑钢中空夹层钢管混凝土导管腿的尺寸参数，包括：钢管内核心混凝土横截面面积Ac、外不锈钢管横截面面积As1和内钢管横截面面积As2；测定不锈钢‑混凝土‑钢中空夹层钢管混凝土导管腿的材料参数，包括：钢管内核心混凝土的抗压强度fc、外不锈钢管的抗拉强度fs1以及内钢管的抗拉强度fs2；S2：根据极限平衡原理，将外不锈钢管、核心混凝土和内钢管的极限受剪承载力予以叠加；采用套箍指标作为衡量内外钢管和核心混凝土相互作用的基本参数；考虑套箍作用的不锈钢‑混凝土‑钢中空夹层钢管混凝土导管腿抗剪承载力计算，具体分为以下几个子步骤：S21：套箍指标的计算方法如下：其中：S22：在套箍作用下，不锈钢‑混凝土‑钢中空夹层钢管混凝土导管腿在剪跨比等于零时的抗剪承载力V1计算公式如下：S3：随着剪跨比的增长，不锈钢‑混凝土‑钢中空夹层钢管混凝土导管腿受剪承载力随之逐渐下降；基于未考虑轴压比的试验结果，通过多元线性回归求得待定系数；在剪跨比λ≤1的范围内：不锈钢‑混凝土‑钢中空夹层钢管混凝土导管腿抗剪承载力与剪跨比的关系用下列公式描述：其中，Vu0为考虑套箍作用和剪跨比的不锈钢‑混凝土‑钢中空夹层钢管混凝土导管腿抗剪承载力；S4：当不锈钢‑混凝土‑钢中空夹层钢管混凝土导管腿中存在轴力作用时，其抗剪承载力会有所提高，其提高量如下式所示：ΔV＝εN其中，N为不锈钢‑混凝土‑钢中空夹层钢管混凝土导管腿轴力设计值；ε为N的影响系数；2CN115994470A权利要求书2/2页S5：不锈钢‑混凝土‑钢中空夹层钢管混凝土导管腿轴力设计值计算公式如下：Nu＝N1c+N2N1c＝f1c(As1+Ac)N2＝f2As22f1c＝β1ξf1+β2fc(1.14+1.02δ)其中，n为轴压比；为稳定系数；Nu不锈钢‑混凝土‑钢中空夹层钢管混凝土导管腿抗压承载力；N1c为外不锈钢管和核心混凝土截面的抗压承载力；N2为内钢管截面的抗压承载力；f1c为外不锈钢管和核心混凝土截面的轴压强度设计值；f1为外不锈钢管的抗拉和抗压强度设计值；f2为内钢管的抗拉和抗压强度设计值；ξ为截面空心率；β1和β2为计算系数；δ为名义约束效应系数设计指标；S6：不锈钢‑混凝土‑钢中空夹层钢管混凝土导管腿轴心受压稳定系数计算公式如下：(1)当λ≤λ1时，(2)λ1＜λ≤λ2时，(3)当λ＞λ2时，其中，λ1为构件弹塑性失稳的界限长细比；λ2为构件弹性失稳的界限长细比；a、b、c、d为计算系数；ξ为截面空心率；S7：综合考虑套箍作用、剪跨比和轴压比影响的不锈钢‑混凝土‑钢中空夹层钢管混凝土导管腿抗剪承载力Vu计算公式如下：3CN115994470A说明书1/10页不锈钢中空夹层钢管混凝土导管腿抗剪承载力计算方法技术领域[0001]本发明涉及海洋平台导管腿抗剪性能技术领域，特别是涉及一种不锈钢中空夹层钢管混凝土导管腿抗剪承载力计算方法。背景技术[0002]在经济全球化竞争和国际形势日趋复杂的今天，能源安全成为国家经济安全的重要内容，是国家在国际政治活动中争取主动，维护国家战略利益，促进地区经济可持续发展的基础和前提条件。海洋油气资源是当今世界最重要的能源，海洋平台则是海洋油气开采的主