考虑初应力的钢管混凝土柱轴压承载力统一解

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1、考虑初应力的钢管混凝土柱轴压承载力统一解　　摘要：采用双剪统一强度理论，考虑中间主应力和材料拉压比的影响，对有初应力的钢管混凝土轴压短柱的受力性能进行理论分析，引入考虑长细比影响的折减系数，建立了考虑初应力的钢管混凝土柱轴压极限承载力的统一解。将计算结果与文献试验结果进行对比，吻合良好，验证了公式的合理性。推导出一个新的初应力影响系数，并对其各参数进行分析。该结果为研究初应力对钢管混凝土轴压构件力学性能的影响提供了理论依据，具有一定的实际参考价值。　　关键词：　　双剪统一强度理论；钢管混凝土；初应力；轴压承载力　　中图分类号：TU398.9　　文献标志码：

2、A　　文章编号：1674-4764（2013）03-0063-07　　UnifiedSolutionofBearingCapacityforConcrete-filledSteel　　TubeColumnwithInitialStressunderAxialCompression　　LiYan，ZhaoJunhai，LiangWenbiao，WangSu　　（SchoolofCivilEngineering，ChanganUniversity，Xian710061，P.R.China）　　Abstract：Basedonthetwinshearunifie

3、dstrengththeorywhichconsiderstheinfluenceofintermediateprincipalstressandthestrength-differentialofmaterials，themechanicalbehaviorofconcrete-filledsteeltube（CFST）shortcolumnisinvestigated.Whilstconsideringtheinfluenceofslendernessratio，unifiedsolutionofultimatebearingcapacityforCF

4、STcolumnwithinitialstressunderaxialcompressionisdeveloped.Throughcomparingtheresultsofproposedformulawiththatofexperiments，therationalityofproposedformulaisproved.Furthermore，accordingtotheinvestigation，anewinfluencecoefficientofinitialstressisdeduced.Theresultscanprovidesometheor

5、eticalreferencesforthestudyofCFSTcolumnsconsideredtheeffectofinitialstress.Andthesolutionmayhavesomeimportantpracticalvalue.　　Keywords：　　twinshearunifiedstrengththeory；concrete-filledsteeltube；initialstress；axialbearingcapacity　　钢管混凝土具有承载力高、施工方便、塑性、耐火性能和经济效果好等优点，并随着研究理论的不断深入和完善[1-

6、5]，已被广泛应用于多高层建筑大直径柱、海洋平台、桥梁拱肋和桥墩等结构中。然而，实际施工中，通常是先安装若干层空钢管，再在空钢管中浇灌混凝土，因此，钢管在和混凝土共同受力之前，由于施工荷载和湿混凝土自重等因素，产生了纵向初压应力[6]。钢管初应力的存在占有了部分钢管承载力，将影响钢管和核心混凝土共同受力阶段的开始和终了。因此，研究初应力对钢管混凝土构件力学性能的影响，是学者一直关注的热点问题之一，对合理地确定钢管混凝土构件极限承载力具有重要意义。　　虽然目前世界各国规程大都没有合理的反映初应力对钢管混凝土构件受力性能的影响和计算方法[6-8]，但各国学者都

7、进行了许多研究：韩林海[6]对有初应力的方钢管混凝土压弯构件进行了试验研究和有限元分析，得到了有初应力影响的钢管混凝土压弯构件承载力的实用验算方法；陈宝春等[9-12]采用有限元方法对钢管初应力作用下的钢管混凝土柱进行了数值分析，提出了相应的极限承载力计算公式；周水兴等[13-16]对钢管混凝土拱桥进行了试验研究和有限元分析，得到了钢管初应力对钢管混凝土拱桥力学性能的影响等。这些研究成果为该课题的深入研究提供了宝贵的试验数据和理论依据，然而仍存在一定的不足：1）研究方法大多为数值分析方法和极限平衡法，没有较合理的破坏准则为基础；2）初应力影响系数的计算公式

8、大多由试验曲线或数值模拟曲线拟合而得，缺乏理论基础；3）计算过程和