极限平衡法分析钢骨-钢管混凝土短柱承载力的简化方法

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第3卷第5期铁道科学与工程学报VoI．3No．52006年1O月JOURNALOFRAllWAYSClENCEANDENGlNEERlNGOct．2006极限平衡法分析钢骨一钢管混凝土短柱承载力的简化方法何益斌，张铁成，肖阿林，黄频(湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082)摘要：从钢骨一钢管混凝土组合柱的工作机理出发，分析了其各组成部分应力状态，提出了计算钢骨一钢管混凝土轴压短柱的简化模型。根据组合柱各组成部分极限(屈服)条件，应用极限平衡理论建立了

2、截面的力学平衡方程，基于钢骨翼缘对核心混凝土的附加约束，推导了该组合柱的轴压极限承栽力计算公式。计算结果表明，有关实验值与本文理论计算结果较吻合。关键诃：组合柱；轴压；极限承载力；极限平衡法中图分类号：TU398．9文献标识码：A文章编号：1672—7029【2006)05—0046—04UltimatestrengthofshortsteeltubularcolumnfilledwithstructuralsteelHEYi—bin，ZHANGTie-cheng，XIAOA-lin，HUANGPin

3、(CollegeofCivilEngineering，HunanUniversity。chaI1睁小a410082。China)Abstract：Thestressstateofacompositecolumnandashortsteeltubularcolumnfilledwithsteel—reinforcedconcretewascomprehensivelyanalyzedandrationallysimplified．Basedonthemechanicalbehaviorofthecomp

4、ositecolumnandtheyieldconditionofitscomponents，aformulaforcomputingtheultimatebearingcapacityWasobtainedwiththelimitequilibriummethod．ThecalculatedresultsoftheproposedformulaagreewiththeexperimentalonesreportedinotherPapers·Keywords：compositecolumn；axia

5、lload；ultimatestrength；equilibriummethod钢骨一钢管混凝土组合柱是一种在钢管混凝相约束，从而产生双重套箍效应。双重套箍效应是土柱内部埋置钢骨的新型重载柱。该组合柱综合钢骨一钢管混凝土柱具有一系列优越力学性能的考虑了钢骨混凝土柱和钢管混凝土柱的优缺根本原因。文献[6]的实验研究表明，对于钢骨一点_】-5]，具有承载力高，延性及耗能好等优点，因而钢管混凝土组合轴压短柱，其破坏是钢管和钢骨在能满足现代工程结构往大跨、高耸、重载及恶劣条复合应力作用下屈服以及核心混凝土在三

6、向压应件方向发展的要求，具有广阔的工程应用前景。王力作用下被压坏所致，属于材料破坏。其中钢骨的清湘等【6J虽然给出了这种短柱极限承载力的计算主要作用是有效地延缓或阻止}昆凝土中剪切斜裂公式，但缺少相应的理论根据，所以，仍有必要对该缝的产生和发展，从而使钢管对核心混凝土的约束种组合短柱的承载力进行进一步研究。套箍效应得以充分发挥。另一方面，借助混凝土的支撑作用，钢管壁及内置钢骨的几何稳定性得以增1工作机理强，局部屈曲现象得以延缓或避免，充分发挥钢材在钢骨一钢管混凝土柱中，钢管壁对核心混凝的强度。简而言之

7、，钢骨一钢管混凝土组合柱综合土提供侧向约束，而核心混凝土和其内置钢骨也互考虑了钢骨混凝土柱和钢管混凝土柱的优点，使钢收稿日期；20~1—06—20基金项目：湖南省杰出青年基金资助项目(0510009)作者简介：何益斌(1965一)，男，湖南益阳人，教授。博士生导师。从事结构工程研究维普资讯http://www.cqvip.com第5期何益斌，等：极限平衡法分析钢骨一钢管混凝土短柱承载力的简化方法47管钢骨及核心混凝土协同互补，从而最大限度地利用各组成部分的强度来承受外部荷载。可以认为在达到极限承载力时

8、：1)由于钢管壁所受径向压力远小于其纵向和环向应力，可以将其忽略，故钢管壁的应力状态可简化为纵向受压，环向受拉，并沿管壁均匀分，布[I_3l。。2)核心混凝土在钢管和钢骨翼缘的双重约束图2等效简化后钢管、钢骨和核心混凝土的受下处于复杂应力状态，不考虑钢骨翼缘对其的约力简网束，则可认为核心混凝土处于j向受压状态。三向Fig．2Mechanicalsketchofstructuralsteel，steel受压混凝土的强度极限条件极其复杂，只有在等侧tubea