离心钢管混凝土抗压性能研究

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离心钢管混凝土(CCFST)作为钢管混凝土一个重要的分支,不但充分利用了钢材和混凝土的材料特性,又弥补了两种材料的缺陷,从而表现出优良的力学性能。因此,CCFST构件的抗压力学性能研究具有重要意义。本文基于ABAQUS6.11有限元分析软件,并结合相关的CCFST轴心受压试验,对CCFST构件的抗压性能进行了相应的研究分析。首先,采用具有代表性的四种实心钢管混凝土材料本构关系,建立与CCFST试验构件尺寸相符的有限元模型。通过对比有限元计算结果与试验结果,分析得出四种实心钢管混凝土材料本构关系在CCFST分析中的适用范围。其次,通过对轴心受压CCFST进行有限元模拟,研究钢管壁厚、混凝土强度及空心率对其轴压性能的影响。再次,通过偏心受压CCFST进行有限元分析,研究钢管壁厚、偏心距及空心率对其偏压性能的影响。最后,结合钢管混凝土统一理论和实心钢管混凝土偏压承载力计算公式,推导出适用于CCFST偏压承载力的计算公式。通过研究得出以下结论:不同的实心钢管混凝土材料本构模型对于CCFST分析适用范围有所区别,Mander模型适用于圆形截面,刘威模型适用于方形截面,钟善桐模型与韩林海模型对于圆形及方形截面均不适用;对于CCFST轴心力学性能的影响,钢管壁厚影响较为明显,混凝土强度影响较弱,空心率过大会明显削弱CCFST的轴心受压承载力,当空心率减小到一定的值时,空心率的进一步减小,其承载力上升并不明显;对于CCFST偏压力学性能的影响,偏心距对承载力影响较为明显,空心率的改变对承载力影响较弱,提高钢管壁厚和减小空心率对离心钢管混凝构件的弹性刚度并无太大影响,但对构件的延性具有一定影响,且提高钢管壁厚对构件延性提高幅度优于降低空心率;本文所提出的CCFST偏压承载力计算公式与数值分析结果具有良好的一致性。
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