圆中空钢管混凝土在螺纹连接下的轴压性能试验研究

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中空钢管混凝土是在钢管内浇筑混凝土形成中部带有空心的空心钢管混凝土结构。中空钢管混凝土具有良好的力学性能,并被广泛应用于工程实践中,但因材料长度、吊装能力或运输能力的影响,钢管的长度都是有限制的,因此需要在施工现场进行连接,根据中空钢管混凝土结构的使用和试验研究的经验,有管柱对接焊接、套接、剪力板螺栓连接和法兰盘螺栓连接等多种方式。管柱对接焊接方式的焊接工作量较大,影响施工进度;套接连接方式仅适用于锥形受弯构件;剪力板螺栓连接方式的节点构造形式复杂;法兰盘螺栓连接方式改变了节点处构件的外观,不利于荷载的传递。基于此,为了使节点构造形式简单、节点传力明确可靠、避免改变试件外观、减少或避免现场焊接工作,本文提出了两种螺纹连接圆中空钢管混凝土的连接构造方法。为了研究螺纹连接下圆中空钢管混凝土的轴压力学性能,本文设计了两组试件,一组包含了1个无连接试件、1个焊接连接试件和4个连接体螺纹连接试件;另外一组包含了1个无连接试件、2个焊接连接试件和12个内衬管螺纹连接试件。本论文的主要研究内容包含以下几个部分:(1)对21个圆中空钢管混凝土试件进行轴压试验,试验结束后发现,无连接试件与焊接连接试件均是在试件端部发生破坏,螺纹连接试件均是在试件内、外螺纹对接缝隙处发生破坏。(2)与无连接方式相比,焊接连接方式对试件的轴压力学性能影响不大。当满足一定的条件下,螺纹连接方式优于无连接方式和焊接连接方式。(3)连接体的存在提高了试件的承载力,在一定范围内,螺纹长度的大小对试件的承载力影响较小;在一定范围内,随着螺纹长度和螺纹深度的增加,试件的承载力随之提高,但提高幅度不大,端截面内衬管螺纹连接试件的承载力高于中截面内衬管螺纹连接试件。(4)研究内衬管螺纹连接试件的试验数据,分析了试件的延性。采用相关文献中提出的圆中空钢管混凝土轴压短柱承载力的计算方法,对螺纹连接试件进行计算,将试验值与计算值进行比较,通过两种不同方式的承载力计算方法分析了连接形式的可靠性,并建议了承载力计算公式。
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