方钢管混凝土粘结滑移本构关系的研究分析

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方钢管混凝土结构已经逐渐成为住宅结构发展的主要方向。它既具有钢结构塑性变形能力强、延性好,抗震性能优的特性,又克服了圆钢管混凝土结构因截面形状特殊给设计、施工及使用所带来的困难。钢管界面的抗剪粘结性能是钢管混凝土结构研究中最基木的理论问题之一。这一研究对钢管混凝土结构连接计算的准确性、解决有限元分析模型中钢管与核心混凝土之间的连接问题都起到关键的作用。我国目前在这方面的理论研究还不完备,缺乏相应的规范和规程,阻碍了方钢管混凝土结构的推广。本课题组进行了九根方钢管混凝土构件的轴心推出实验,对钢管的应力分布,钢管与混凝土界面之间的粘结应力、沿构件纵向滑移的分布进行了测试。并对粘结应力-相对滑移相互关系(粘结滑移的本构关系)等问题做了如下研究:1.通过对构件受力状态的分析,提出钢管混凝土构件界面粘结应力的测试方法;得到方钢管混凝土界面上应变ε和粘结应力τ沿钢管纵向x的分布函数ε(x)和τ(x)。结果发现在极限荷载P_u出现前,ε(x)和τ(x)沿钢管纵向呈指数形式分布;在极限荷载P_u出现后,ε(x)由指数形式向直线形式变化,而τ(x)在整个界面上渐趋均匀分布。2.通过布置滑移传感器测得在整个推出试验过程中钢管与混凝土界面上的相对滑移,得到滑移值的分布规律s(x)。得出结论:在极限荷载P_u出现前,s(x)沿钢管纵向呈二次曲线分布;在极限荷载P_u出现后,s(x)沿钢管纵向呈直线分布。3.在考虑宽厚比、长细比两个因素的情况下,得到平均粘结应力-加载端滑移本构关系曲线的表达式(?)=f(s~L),得到与粘结应力有关的位置函数F(x)和与滑移有关的位置函数G(x),建立方钢管混凝土构件沿纵向不同位置处的粘结滑移本构关系,作为有线元数值模拟的基础。
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