带肋方钢管混凝土柱偏心受压试验研究

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1、铁道建筑RailwayEngineering94文章编号：1003—1995(2010)04—0094-04带肋方钢管混凝土柱偏心受压试验研究黄宏，万城勇(铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心，华东交通大学土木建筑学院，南昌330013)摘要：以长细比和偏心率为主要变化参数，设计了6根带肋和6根无肋方钢管混凝土试件，对其进行了偏心受压的试验研究。试验结果表明，所有试件都最终由于失稳而破坏；试件长细比和偏心率越大，其刚度和极限荷载越小，偏心率对极限荷载的影响更为显著；试件偏心率越大，后期延性越好；加载初期试件中截面变形符合平截面假设；设置加劲肋能有效延

2、缓管壁局部屈曲的发展，能提高试件的极限荷载和后期延性。关键词：方钢管混凝土加劲肋偏压长细比偏心率中图分类号：TU392．3文献标识码：A国内外已有研究者对方钢管混凝土试件进行了试0前言验和理论研究。曹宝珠(2004)¨进行了7根薄壁方方钢管混凝土是在方形钢管中灌注混凝土而成的钢管混凝土长柱的偏压试验，并且采用有限元软件构件，具有承载力高、塑性和韧性好、制作和施工方便、ANSYS和基于塑性区域假定的能量方法对其进行了耐火性能和经济效果好等特点，近年来越来越多地被模拟计算；陶忠和于清(2006)进行了18个薄壁方应用于高层和超高层等建筑中。方钢管混凝土中

3、钢管钢管混凝土偏压构件的试验研究，其中包括6个带加的宽厚比若超过一定的范围，在荷载的作用下，管壁较劲肋的试件和12个不带加劲肋的试件，在试验研究的易产生向外的局部屈曲，降低了构件的承载力。为提基础上，采用纤维模型法和有限元法对其进行了理论高此类构件管壁的稳定性，可采用设置纵向加劲肋、约计算；陈勇等(2006)[33进行了9个无肋、单向和双向束拉杆和角部隅撑等构造措施。本文拟对在管壁内设设置直肋方形薄壁钢管混凝土长柱偏压和轴压的试置纵向加劲肋的方钢管混凝土偏压试件进行研究，称验，并且用正交试验设计和多元回归分析评价了加载之为带肋方钢管混凝土。由于加劲肋

4、增加了方钢管混初始偏心距、设置直肋集合长度对长柱极限承载力的凝土管壁的约束支撑点，所以，它不仅弥补了管壁中部影响；UY(2000)进行了30个方钢管混凝土试件在约束效应弱的情况，而且，有效地控制了局部屈曲的发轴压、纯弯和偏压荷载作用下力学性能的试验研究，试展。其截面形式如图1所示。验考察的主要参数为宽厚比。本课题组已对带肋方钢管混凝土轴压和纯弯试件进行了试验研究。本文拟以长细比和偏心率为主要变化参数，通过与无肋方钢管混凝土的对比试验研究，考察带肋方钢管混凝土试件偏心受压的力学性能。2试验概况与方法共设计了12个方钢管混凝土试件，其中包括6个图1带肋试

5、件截面示意带加劲肋的试件和6个不带加劲肋的试件，具体参数见表1。其中，为方钢管边长，￡为管壁厚度，h为加劲板件宽度，t为加劲板件厚度，如图I所标注。为钢材的屈服强度，为混凝土的立方体抗压强度，Ⅳ收稿日期：2009-07-07；修回日期：2010-01—10为试验测得的试件极限荷载。试件设计时，主要变化基金项目：江西省自然科学基金项目，江西省教育厅项目(赣教技字[2006]180)。参数为方钢管的长细比A(A=L／i，L为构件计算长作者简介：黄宏(1977一)，女，江西樟树人，副教授，博士。度，i为截面回转半径)和荷载偏心率e／r(e为荷载偏2010年

6、第4期带肋方钢管混凝土柱偏心受压试验研究95心距，r=B／2)。试件具体情况如表1所示，其试件编代表带加劲肋的方钢管混凝土试件。号中的CUS代表无加劲肋的方钢管混凝土试件，CSS表1试件参数一览表制作带肋方钢管时，先按预定的尺寸切割下四块于较小长细比的试件(L=950mm)，共设置三个电测用于制作管壁的钢板，然后沿纵向在其预定位置焊接百分表并沿柱高四分点布置；对于较大长细比的构件加劲肋，再拼焊成钢管。对应每个试件加工两个板厚(L=1850mm)，沿柱高六分点位置处布置五个电测为10mm的方形钢板作为试件的盖板，盖板和方钢管百分表；并且在试件柱端设置两

7、个电测百分表，以测定采用角焊缝进行连接，空钢管两端要打磨平整，盖板和纵向总变形。试验加载和测量装置如图2所示。同空钢管的几何中心对中，先在空钢管一端将盖板焊上，时，在试件中截面的钢管外表面中部与沿截面高度四另一端等混凝土浇灌之后再焊接。其中，钢材强度由分点处设置了纵向及横向应变片，以观测试件受力过标准的拉伸试验确定。程中应变的变化情况，如图3所示。^，采用人工搅拌配制混凝土，浇注时将方钢管竖立，从顶部分层灌人混凝土，并用插入式振捣棒进行振捣或在钢管表面进行敲击(伸入钢管内部进行完全振一加铰捣，在试件的底部同时用振捣棒在钢管的外部进行侧夏当一加载板盖板

8、振，使之密实)。试件为自然养护，两周后凿去混凝土应变片试件表面浮浆，再用高强环氧砂浆将混凝土表面与钢管管面抹