钢管混凝土构件的受压力学性能浅析

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1、钢管混凝土构件的受压力学性能浅析钢管混凝土在加载初期基本上处于弹性工作阶段，组合应力(荷载)-应变曲线基本呈线性变化，以下是小编搜集的一篇探究钢管混凝土构件受压力学性能的论文范文，欢迎阅读查看。　　[摘要]文章首先介绍了钢管混凝土的特点和分类，对钢管混凝土构件的约束机理和本构关系进行了阐述，然后在阅读大量文献的基础上论述了钢管混凝土构件在各种受力情况下的研究方法，最后对最常见的轴压性能进行了总结。　　[关键词]钢管混凝土;本构关系;力学性能　　1.概述　　钢管混凝土是钢管套箍混凝土(SteelTube-ConfinedConcrete)的简称。它是由混凝土填入薄壁钢管内而形成的组合结构材料

2、，是套箍混凝土(ConfinedConcrete)的一种特殊形式。混凝土和钢材的组合使得两种材料取长补短，充分发挥了混凝土抗压性能和钢材的抗拉性能，达到优化组合的效果。钢管中浇注混凝土，钢管对混凝土的约束作用使混凝土由单向受压状态转变为三向受压状态，不但提高了抗压强度，而且提高了塑性变形能力。混凝土塑性、韧性的提高使本属于脆性的材料转变为塑性材料，而且避免和延缓钢管发生局部屈曲，从而提高了结构的可靠度、强度，又节省了材料，降低了造价。研究表明：在相同承载力下钢管混凝土柱与钢柱相比，可节约钢材50%左右，降低造价40%～50%;与钢筋混凝土柱相比，可节约水泥70%左右，减轻自重70%左右，节

3、约模版100%，并且能够明显加快施工进度。由于钢管混凝土具有上述诸多优点，近年来，钢管混凝土结构在高层、超高层结构，大跨结构以及桥梁结构中的应用发展很快，应用越来越广泛。　　2.钢管混凝土轴心受压性能分析　　钢管混凝土轴心受压时组合性能曲线和破坏性能随套箍系数的不同而不同，可以归纳为三种类型：　　(1)套箍系数0.4<ξ<1时，钢管对核心混凝土的约束力不大，几乎没有塑性阶段，呈脆性破坏，工作分为弹性和弹塑性阶段。　　(2)套箍系数ξ=1时，工作分为弹性、弹塑性和塑性三个阶段。　　(3)套箍系数ξ>1时，工作分为弹性、弹塑性和强化三个阶段。　　2.1第一阶

4、段：弹性工作阶段　　钢管混凝土在加载初期基本上处于弹性工作阶段，组合应力(荷载)-应变曲线基本呈线性变化。随着混凝土强度等级提高，比例极限荷载与极限荷载的比值增大，这与不同强度素混凝土弹性工作阶段的受力性能是一致的。当核心混凝土为普通混凝土(如C40)时，比例极限荷载为极限荷载的50%～60%;当核心混凝土为高强混凝土(如C70)时，比例极限荷载为极限荷载的70%～80%;当核心混凝土为超高强混凝土(如C100)时，比例极限荷载为极限荷载的90%左右，在弹性工作阶段，钢管和核心混凝土主要承受纵向压应力。在一般情况下，随着外荷载的增大，核心混凝土泊松比逐渐增大，核心混凝土是由环向和径向受拉应

5、力逐渐向受压应力过渡，钢管环向由受压应力逐渐向受拉应力过渡，但绝对值都较小，此时钢管处于环向受拉、轴向受压的异号双向应力场，钢管纵向峰值应力要低于其屈服应力;但当混凝土强度较高而钢材屈服强度较低时，钢管中核心混凝土还未进入弹塑性阶段钢管即屈服，此时钢管处于环向受压、轴向受压的同号双向应力场，钢管纵向峰值应力要高于其屈服应力。在其他条件相同的情况下，钢管纵向峰值应力与屈服应力比值随含钢率增加而略降低，随着混凝土强度提高而略增加，随着钢材屈服强度提高而略降低。　　2.2第二阶段：弹塑性工作阶段　　随着荷载的增加，核心混凝土中环向应变增加速率加快，钢管受压屈服，试件的轴向刚度不断减小，组合应力(

6、荷载)-应变曲线呈现明显的非线性。在其他条件相同的情况下，随着核心混凝土强度提高，同素混凝土相似，钢管混凝土轴压短柱弹塑性工作性能减弱;随着含钢率的增加和钢材屈服强度的提高，钢管混凝土轴压弹塑性工作性能增强。在其他条件相同的情况下，随着含钢率的增加，核心混凝土的弹塑性工作性能增强，径向压应力增大，抗压强度提高，钢管纵向应力下降的速率减小，相应钢管环向应力增加的速率减缓;随着混凝土强度的增加，核心混凝土的弹塑性工作性能减弱、径向压应力增加的速率加快、抗压强度提高，钢管纵向应力下降的速率增加，相应钢管环向应力增加的速率加快;随着钢材屈服强度的增加，核心混凝土的弹塑性工作性能增强，径向压应力增加

7、的速率基本不变，抗压强度提高，而钢管纵向应力下降的速率和相应钢管环向应力增加的速率基本不变。　　2.3第三阶段：塑性(强化)工作阶段　　当试件达到极限荷载后，变形继续增加，承载力下降。此阶段试件的工作状态与混凝土强度、试件的含钢率和钢材屈服强度密切相关。当混凝土强度较低、含钢率较小时，钢管对核心混凝土的约束作用仍较强，如含钢率增大到一定程度，则几乎不出现下降段，当混凝土强度较高、含钢率较小，则钢管对核心混凝土的约束作用几