论文部分内容阅读
钢管混凝土叠合柱具有承载力高、延性好、耐久性好以及抗火性能好等优点,但目前对于火灾后钢管混凝土叠合柱在压弯荷载作用下的研究较少。为了分析钢管混凝土叠合柱受火灾的影响程度以及火灾后钢管混凝土叠合柱压弯破坏机理,本文将进行钢管混凝土叠合柱试验与理论研究工作,主要研究内容及成果如下:(1)本文设计了 16个变化参数的钢管混凝土叠合柱,依据ISO-834标准升温曲线进行火灾试验,经过自然冷却再进行叠合柱压弯试验,记录了叠合柱裂缝发展过程和荷载、位移、应变变化趋势。通过整理分析试验数据,获取了火灾炉内和构件各典型测点的温度发展规律、火灾后构件的轴向荷载-跨中位移、轴向荷载-跨中应变曲线以及火灾下和火灾后构件的典型破坏形态。结果表明,受火时间、含钢管混凝土率和偏心距的改变对构件的极限抗压承载力影响较大,而构件长度的改变对叠合柱的刚度影响较大,对其强度影响较小。(2)结合课题相关研究成果,基于ISO-834标准升温曲线以及试验实测常温和高温后构件材料力学性能指标,采用有限元软件ABAQUS进行钢管混凝土叠合柱温度场和火灾后静力模拟。将构件试验所测得的轴力-跨中侧向位移关系曲线、构件实测极限承载力以及试验实测构件破坏模态和有限元计算结果进行对比,且有限元分析和试验测量结果拟合较好,证明有限元方法和试验结果合理有效。基于以上火灾后钢管混凝土叠合柱试验和模拟对比验证,对有限元模拟计算结果进行受力全过程分析,从具体发展过程中细致分析钢管混凝土叠合柱在火灾后压弯荷载作用下的力学发展性能及工作机理。(3)对影响火灾后钢管混凝土叠合柱压弯剩余承载力和剩余承载力影响系数Kr的受火时间、含钢管混凝土率、钢管混凝土的含钢率、钢材种类、混凝土强度等级、偏心率、试件长度等因素进行全面分析,建立构件极限承载力-受火时间曲线和构件剩余承载力影响系数-受火时间的曲线。引入常温下钢管混凝土叠合柱压弯承载力计算公式,基于参数分析,回归出火灾后钢管混凝土叠合柱剩余承载力影响系数的简化公式,通过验证,证明有限元计算结果和公式运算结果吻合较好。