【摘 要】
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异型钢管混凝土柱(如带直角等边六边形钢管混凝土柱和圆端形钢管混凝土柱)具有承载力高、施工方便、截面布置灵活等特点,已被用于实际工程中。钢管混凝土的截面尺寸一般较大,在桥梁结构和大型公建中可能承受局压荷载。但是到目前为止,鲜有和以上两类异型钢管混凝土柱局压性能相关的研究被报道,有必要对其局压力学性能进行研究。本文主要从试验和理论两方面研究带直角等边六边形和圆端形钢管混凝土柱的局压力学性能。研究的主要
【基金项目】
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福建省自然科学基金(编号:2017J01696).带楼板的方钢管混凝土柱-钢梁单边螺栓连接节点的抗震性能研究; 泉州市科技计划项目(编号:2020N010s).不锈钢管再生混凝土柱的压弯力学性能与设计方法研究;
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异型钢管混凝土柱(如带直角等边六边形钢管混凝土柱和圆端形钢管混凝土柱)具有承载力高、施工方便、截面布置灵活等特点,已被用于实际工程中。钢管混凝土的截面尺寸一般较大,在桥梁结构和大型公建中可能承受局压荷载。但是到目前为止,鲜有和以上两类异型钢管混凝土柱局压性能相关的研究被报道,有必要对其局压力学性能进行研究。本文主要从试验和理论两方面研究带直角等边六边形和圆端形钢管混凝土柱的局压力学性能。研究的主要参数包括含钢率、局压面积比、端板刚度和圆端形截面高宽比。具体研究内容如下:(1)进行20根带直角等边六边形钢管混凝土柱和25根圆端形钢管混凝土柱的局压试验研究。分析各参数对异型钢管混凝土短柱的局压破坏模态和局压承载力的影响规律。研究表明:异型钢管混凝土局压试件的破坏模态为试件上端部钢管发生鼓曲,带直角等边六边形截面往椭圆形截面方向发展,圆端形截面往圆形截面方向发展;局压面积比越小,端板刚度越大,局压试件的变形越明显;承载力折减系数随着局压面积比和高宽比的增大而减小,随着含钢率和端板刚度的增大而增大。(2)利用有限元软件ABAQUS模拟异型钢管混凝土试件的局压试验结果,试验结果与有限元模拟结果吻合良好。基于上述有限元模型对该类试件进行局压受力全过程的机理分析,分析其应力、应变和约束力分布。并展开参数分析,分析表明承载力折减系数随着局压面积比、圆端形截面高宽比的增大而减小,随着混凝土强度、钢材屈服强度和端板刚度的增大而增大,局压面积比和端板刚度对承载力折减系数的影响最为明显。(3)基于1323个典型算例,建议了带直角等边六边形钢管混凝土短柱和圆端形钢管混凝土短柱的局压承载力简化计算式,简化计算承载力与有限元结果(或试验结果)吻合良好,可为相关工程设计和规程的制定提供参考。
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