薄壁钢管混凝土长柱静力性能的试验分析

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1、第1章绪论盯，，——钢管的屈服强度；在无加劲肋存在的情况下，考虑钢管的屈曲影响用下列公式计算屈曲强度：兰生=0．433(R一0．512—0．831(R一0．51+1．0(1—3)oY

2、i式中R——宽厚比系数；吩=纠警捂“叫)式中b——钢管宽度；f——钢管厚度；v——泊松比；k——屈曲系数；E——弹性模量；同时他们进行了6根钢管混凝土柱和4根空钢管的实验研究，为了研究对钢管刚度的影响因素，在两个柱内部焊有加劲肋，实验结果表明；对于空制管，局部屈曲发生在极限荷载之前，且位于钢管中部，2个对称面向内届曲，另鼹个对称面向外屈曲；钢管混凝土柱在⋯个面发生局部屈曲后，柱子马上达到极限承载力，之后在

3、所有的面发生局部屈曲，剥开钢管发现钢管发生局部屈曲处的混凝土被压碎了，而其它部分未被压碎，因此可以认为钢管局部屈曲发生在混凝土被压碎之后；加劲肋的存在可以提高柱子的极限承载力和延性‘201。1993年，H．D．wright对空方钢管的局部屈曲性能进行了研究，提出了薄壁钢管混凝土柱在轴压下，为了防止钢管局部屈曲，必须限值钢管宽厚比的最大限值，并建立了理论模型。1995年他又提出了防止薄壁钢管混凝十在受弯、受剪的情况下钢管屈曲的宽厚比的最大限值‘2”。1996年，B．Uy采用半解析有限条元模型分析了钢管混凝土构件中钢板的临界屈曲应力。研究得出钢板在纵边有约束的情况下的屈曲系数为10．30，

4、比四边简支板的屈曲系数4．0高出很多【22】。1998年BrainUy对焊接方钢管和宽翼缘工字形截面的局部稳定和屈曲后性能进行了研究㈣。Ref提出了薄壁空钢管平板的弹性屈曲应力公式⋯：O"o=篙◇2“一s，5而留¨1’哈尔滨工业大学1_学硕上学位论文式中y——泊松比；E——弹性模量；f——板件的厚度；b——板件的宽度；1999年，J．Brauns对钢管混凝士柱在轴压下的应力状态进行了分析，得到了与混凝士应力水平相对应的弹性模量和泊松比，从而确定了各部分材料的应力一应变关系[251。2000年，A．N．Kounadis等人研究了在轴压条件下，内填软性材料的圆钢管壳对称屈曲的性能，通过三维

5、稳定分析，建立了内填软性密实材料的钢管混凝土柱轴压承载力的简化公式【2”。MartinD．O’Shea等人通过研究推导出了在几种不同加载条件下，薄壁圆钢管混凝土柱极限承载力的设计方法，但是用这些设计方法进行计算得出的结果比较保守。加载条件包括仅作用钢管和仅作用在混凝土上的轴压情况，以及同时作用在两者之上的轴压情况，并考虑了小偏一tl,的情况。试件为短试件，核心混凝土的圆柱体的轴心抗压强度分别为：50、80、120Mpa，但是他发现当薄壁钢管内填充高于80MPa高强混凝土，外部圆钢管的屈曲强度并没有得到提高，在钢管和混凝土共同受力时，由于高强混凝土后期的横向变形很小，薄壁钢管几乎对混凝土

6、没有约束效应。在混凝土的强度低于80Mpa时混凝土能够得到钢管的约束，但是他建议这时钢管混凝土的承载力按没有局部屈陆发生时进行保守计算【27J。YiZheng等人研究发现薄壁方钢管钢柱容易发生由钢管的局部屈曲引起的破坏。并且地震荷载是以压弯形式作用在柱上。研究了翼缘宽厚比、轴压强度、加劲肋的长细比、截面形式和钢管的高宽比对薄壁方钢管钢柱的影响。并利用弹塑性大变形FEM理论，在考虑残余应力和初始缺陷下，得出了经验屈曲公式12”。YiZheng等人提出了方形薄壁型钢柱的屈曲承载力的实用简化公式，在确定实效标准时考虑局部屈曲的影响，而在进行弹塑性分析时，不考虑局部屈曲的影响，同时考虑了加劲肋

7、的影响【2⋯。WalterO．Oyawa等人研究了混凝土的缺陷对钢管混凝土柱性能的影响，比如混凝土的收缩变形、徐变、脆性和低抗拉强度，指出出于混凝_十缺陷的存在，核心混凝土即使在钢管的约束下，混凝土的强度或许也不会提高，提出了在钢管内填充聚和物基的混凝土材料，以充分发挥两种材料的优点13⋯。2001年B．Uy对方钢管高强混凝土短拄进行了实验研究，分析时认为混凝上是刚性的，钢采用弹性模型131I。2002年，XiaoLingZhao等人对方中空夹层钢管混凝土的破坏特性进行第1耄绪论了弹性分析和研究，研究了外部钢管的局部屈曲对整体失稳所造成的影响，建立了新的外部钢管力学模型【3⋯。B．W．

8、Schafer研究了开口截面的薄壁冷弯钢柱在局部屈曲、扭曲和欧拉屈曲情况下的力学性能【3”。LiZhiJiang等人认为，以往对薄壁圆例柱的研究绝大部分集中在其平面内性能的研究。但是在地震作用下却是两个方向的受力。因此他们建立了薄壁圆钢柱的滞后模型来预测悬臂薄壁圆钢柱的极限抗震强度，并在考虑局部屈曲情况下用Dafalias和Popov的“bounding—line”模型来修正原来的模型[341。N．EShanmugam等人通过研究得出，钢管的局