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钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用,即钢管对混凝土的约束作用使混凝土处于复杂应力状态之下,从而使混凝土的强度得以提高,塑性和韧性性能大为改善。本文的工作围绕以下几点展开:
1.对钢管混凝土中钢管和核心混凝土之间相互作用力的产生过程进行了分析研究,根据“钢管混凝土中混凝土的泊松比μc超过了钢材的泊松比μs时,钢管混凝土中便会产生紧箍力”这一性质,总结了用于判断紧箍力产生于钢管混凝土工作的哪一阶段的判断方法,并针对每一阶段推导出了产生紧箍力时计算施加荷载的公式,并结合文献中的试验对钢管混凝土的约束机理做了进一步的分析,总结出了钢管混凝土中产生紧箍力时的纵向应变随钢管屈服强度和核心混凝土强度的变化规律。
2.根据“钢管混凝土统一理论”,用组合切线模量理论对钢管混凝土中长柱发生弹塑性屈曲时的极限承载力计算公式进行了理论推导,并用文献中的试验数据进行了理论验证,理论值和试验值吻合良好,从而证明了理论公式的正确性,可为工程设计和施工提供一定的理论依据。
3.利用有限元程序(ANSYS)建立了钢管混凝土轴压短柱的有限元模型,对文献中的试件进行了有限元分析,并与试验结果进行了对比,有限元分析结果与试验结果吻合良好,从而证明了ANSYS程序可以很好的用于钢管混凝土轴压短柱试件的有限元分析。
4.利用有限元程序(ANSYS)和正交设计法对钢管混凝土轴压短柱承载力的敏感性因素进行了分析,得出影响钢管混凝土轴压短柱承载力的最主要因素是核心混凝土的强度,其次是约束效应系数,影响最小的是钢管的屈服强度。重点分析了钢管的屈服强度对钢管混凝土轴压承载力的影响,得出要使钢管混凝土中钢管的屈服强度能得到充分的利用必须保证一定的含钢率。分析了钢管混凝土轴压短柱承载力的影响因素对其破坏模式的影响,得出核心混凝土的强度是导致两种破坏模式不同的主要原因。