【摘 要】
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为了研究矩形不锈钢管混凝土短柱轴压承载力性能,对7组不同截面尺寸的矩形不锈钢混凝土短柱进行轴压试验,得到了不同试件的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-横向应变曲线、荷载-纵向应变曲线、荷载-长宽比曲线,分析了矩形截面长宽比对试件承载力的影响。研究结果表明:矩形不锈钢管混凝土短柱在轴向压力作用下,其典型破坏模式为试件局部向外屈曲破坏;在相同长宽比的情况下,当试件的壁厚由4mm增加到6mm时,试件承载力
【基金项目】
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国家自然科学基金; 教育部春晖计划合作项目;
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为了研究矩形不锈钢管混凝土短柱轴压承载力性能,对7组不同截面尺寸的矩形不锈钢混凝土短柱进行轴压试验,得到了不同试件的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-横向应变曲线、荷载-纵向应变曲线、荷载-长宽比曲线,分析了矩形截面长宽比对试件承载力的影响。研究结果表明:矩形不锈钢管混凝土短柱在轴向压力作用下,其典型破坏模式为试件局部向外屈曲破坏;在相同长宽比的情况下,当试件的壁厚由4mm增加到6mm时,试件承载力增加25%~57%,但是达到极限荷载时的位移变小;在相同壁厚的情况下,当试件的长宽比由1增加到2,试件承载力减小22%~30%;同时,将本文试验数据与国内外普通碳钢钢管混凝土柱的相关规范和标准的计算结果进行对比分析,发现不锈钢管混凝土短柱轴压承载力较相同截面的普通碳钢钢管混凝土短柱承载力平均高出14%以上。基于本文试验结果和已有文献矩形不锈钢管混凝土短柱轴压试验数据,通过数值拟合和理论分析得到了试件的轴压承载能力预测公式,对比分析了不同国家普通碳钢钢管混凝土柱的相关规范和标准的计算结果。本文得到的计算公式更适用于矩形不锈钢管混凝土短柱轴压承载力的计算。本文采用ABAQUS有限元软件对本课题试验构件建立精确化有限元模型,选取了试验的钢材、混凝土本构模型,并对有限元结构模型进行了细致性的网格划分,设置了符合试验的混凝土与不锈钢管相互作用、边界条件以及加载模式。从而模拟分析得到了各试件的荷载-位移曲线与破坏模式,并将矩形不锈钢管混凝土短柱轴压性能有限元分析结果与试验结果进行对比。再通过ABAQUS有限元分析对不同参数(钢管壁厚、混凝土强度)下矩形不锈钢管混凝土短柱进行研究,结果表明:不同混凝土强度的构件的曲线的各个阶段趋势几乎一致。在弹塑性阶段,混凝土强度越大,弹塑性阶段的曲率越大,荷载随着位移变化的更快;不同参数矩形不锈钢管混凝土短柱模型,极限承载力有限元结果与公式计算结果吻合良好,证明了预测公式的准确性。
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