方中空夹层钢管混凝土轴压短柱力学性能对比试验研究

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1、铁道建筑2015年第l0期RailwayEngineering85文章编号：1003—1995(2015)10—0085—05方中空夹层钢管混凝土轴压短柱力学性能对比试验研究黄宏，查宝军，陈梦成，郭晓宇(1．华东交通大学土木建筑学院，江西南昌330013；2．江西省建筑过程模拟与控制重点实验室，江西南昌330013)摘要：对4种不同截面形式的钢管混凝土试件进行轴压对比试验，试件分为方实心试件、方套圆中空夹层试件和2种内管不同放置形式的方套方中空夹层试件。试验结果表明：所有试件达到极限承载力之后，均出现外管焊缝开裂、内管向内凸曲的现象；在空

2、心率不太大的情况下，方中空夹层钢管混凝土的轴压承载力比方实心钢管混凝土大；方实心试件比方中空夹层试件的横向应变发展快，方套圆中空夹层试件比方套方中空夹层试件的横向应变发展更快；采用有限元分析软件ABAQUS对轴压试件的荷载一变形全过程进行计算，得到的极限承载力与试验结果吻合较好。关键词：方中空夹层钢管混凝土轴压截面形式试验中图分类号：TU392．3文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1003—1995．2015．10．18钢管混凝土与钢结构相比，有较好的抗火性、经济算；KojiroUenaka等以内外钢管直径比和外管径厚性

3、；与钢筋混凝土相比，具有强度高、塑性和韧性好、施比为参数对圆套圆中空夹层钢管混凝土轴压柱进行了工方便等优点，因此钢管混凝土被广泛应用于各类工试验研究；郭立湘等对6个方套圆中空夹层钢管混程中。中空夹层钢管混凝土是将实心钢管混凝土中部凝土构件进行了压扭试验研究；张常光等在厚壁圆筒统一强度理论解的基础上，推导了外方内圆中空夹的核心混凝土用空心钢管替代而形成的构件。与实心层钢管混凝土轴压短柱的极限承载力公式。钢管混凝土相比，中空夹层钢管混凝土的自重轻、抗弯本文对外管为方形而内管采用3种不同截面形式刚度大(相同自重情况下比较)，适合用于高架桥的桥的

4、方中空夹层钢管混凝土及方实心钢管混凝土轴压短墩、海洋平台结构的支架柱、输变电杆塔等工程中。柱进行了试验研究。通过试验现象、破坏形态和荷目前对中空夹层钢管混凝土⋯的研究主要集中载一应变曲线，对所有试件进行了对比分析。最后，采在轴压力学性能方面，其截面形式主要有内外圆形、内用有限元分析软件ABAQUS对试件的荷载一应变曲外矩形、外方内圆形，对于方套方中空夹层钢管混凝土线进行计算，并将试验结果与计算结果进行了比较。的研究相对较少。谢力等对6个矩形套矩形中空夹层钢管混凝土轴压短柱进行了试验研究；杨俊杰等1试验概况对八边形套圆形中空夹层钢管混凝土轴

5、压短柱进行了1．1试件设计及制作试验研究；夏玲涛等对4个八边形套圆形中空夹层本次试验设计了4种不同截面形式的短柱，即：方钢管混凝土轴压短柱进行了试验研究；任庆新等利实心钢管混凝土(s-S)、方套圆中空夹层钢管混凝土用有限元分析软件ABAQUS建立了圆锥形套圆形中(D—SC)、方套方中空夹层钢管混凝土(D—SS—a／b，a为空夹层钢管约束混凝土短柱计算模型，对其轴向局压内管正放，b为内管斜放)如图1所示。为了便于比力学性能进行了分析；黄宏等。。利用有限元分析软件较，所有试件采用了相同的外管与混凝土，因此它们具ABAQUS建模，对圆套圆、方套

6、圆中空夹层钢管混凝土有相同的名义含钢率和约束效应系数，所有中空夹层轴心受压时的荷载一变形全过程关系曲线进行了计钢管混凝土试件内管径(宽)厚比相同，其空心率大致相等。收稿日期：2015—07—09；修回日期：2015．09—05表1列出了所有试件的参数，其中：B为方钢管边基金项目：国家自然科学基金项目(51378206，51008122)，江西省青年长，D为圆钢管直径，t为钢管壁厚，下标O，i分别表示科学基金计划(20143ACB21020)，江西省青年科学家培养对，)象(20133BCB23015)外管和内管，为试件长度；空心率=，名义作

7、者简介：黄宏(1977一)，女，教授，博士。88铁道建筑夹层试件的横向应变发展快，这是由于实心试件的核将有限元计算所得N—s曲线与试验实测曲线进心混凝土在轴向荷载下微裂缝不断扩展，向外的横向行比较，如图7所示。有限元计算和试验实测极限承变形发展更快。方套圆中空夹层试件比方套方中空夹载力都列于表1中，Ⅳ，／Ⅳ的平均值为1．008，均方层试件的横向应变发展更快，这是由于方形内管的四差为0．00005，所有试件极限承载力的有限元计算结边中部局部向内屈曲造成的。2种方套方中空夹层试果与试验实测结果吻合较好。在达到极限承载力之件的横向应变发展基本相

8、同。前，S—s，D—Sc试件的轴压刚度实测值与有限元计算值基本相同，而D—SS—a，D—SS—b试件的轴压刚度，有限元3试验结果与计算结果对比计算值略高于实测值，这可能是试件混凝土浇筑不密利用