不同约束条件钢管混凝土构件的侧向冲击试验研究与数值分析

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1、太原理T大学硕士学位论文3、施工方便钢管混凝土与普通钢柱相比，零部件少、焊缝少，而且柱脚构造简单，可直接插入混凝土基础的预留杯口中，免去了复杂的柱脚构造；与钢筋混凝土柱相比，免除了支模、绑扎钢筋和拆模等工序，也不用担心浇混凝土时发生漏浆现象。同时，由于空钢管的重量小，也大大减轻了运输和吊装工作。近几年来，泵送混凝土和高位抛落自密实混凝土的使用，不但大大简化了施工现场，进一步缩短了工期，而且确保了混凝土施工质量，特别是对于高强混凝土，可以避免其干硬，不易在钢管中浇筑的缺点，效果更为明显。4、具有良好的抗震性能钢管混凝土结构相对于混凝土结构自重大大减轻，且具有良好的延性，这些特点对于抵抗地震

2、作用都是十分有利的。5、耐火性能良好由于组成钢管混凝土的钢管和其核心混凝土之间具有相互贡献、协同互补、共同工作的特点，所以钢管混凝土柱在高温下具有良好的工作性能。另外，火灾后，随着外界温度的降低，钢管混凝土结构已屈服截面处钢管的强度可以得到不同程度的恢复，截面的力学性能比高温下有所改善，结构的整体性比火灾中也将有所提高，多数情况下可继续使用。6、经济效果好与钢结构柱子相比，可节约钢材50％左右，造价也可降低。与钢筋混凝土柱相比，不需要模板，节约混凝土50％左右n1，而耗钢量和造价仅略高或约略相等。1．1．2钢管混凝土结构的研究发展钢管混凝土是在劲性钢筋混凝土及螺旋配筋混凝土的基础上演变和

3、发展起来的。它的出现可以追溯到19世纪80年代。1879年，英国赛文(seven)铁路桥的建造中采用了钢管桥墩，在管中浇铸混凝土，以防钢管内壁锈蚀，并承受压力。1901年，SwellJ．S．发表了第一篇有关钢管混凝土柱应用的文章。但是，在早期的应用中一般不考虑由于组成钢管混凝土的钢管及其核心混凝土间相互作用对承载力的提高刚。对钢管混凝土力学性能深入研究主要是在20世纪60年代以后。前苏联在中央建筑科学研究院和全苏运输建筑科学研究院等单位，先后进行了大量的有关钢管混凝土柱的试验工作，在1955年、1963年、1974年和1978年陆续出版了有关钢管混凝土方面的专著(如1963年的《钢管混凝

4、土桥梁结构设计与施工推荐规范》，1978年的《钢管混凝2太原理工大学硕士学位论文土结构》)。另外，Gvozdev教授深刻地阐明了钢管套箍混凝土的工作机理，并成功地用极限平衡法求解了钢管混凝土轴压短柱的极限承载力。在英国，NeogiEK．等人1969年研究了钢管内的混凝土三向受压时强度的提高，及考虑钢管对混凝土的约束效应时钢管混凝土柱承载力的计算方法。80年代到90年代，英国曼彻斯特大学一直在进行着钢管混凝土柱各种受力情况的试验研究工作，同时还研究这种柱和钢梁的连接节点。不过，工作主要集中在研究方钢管混凝土柱。在美国，六、七十年代中，RechardW．Furlong、RobertB．Kno

5、wles和RobertPark等人进行了钢管混凝土组合柱的大量研究和试验工作，取得了丰硕成果，并应用于工程中。在日本，由于钢管混凝土具有优越的抗震性能，所以对其研究更为广泛和深入，范围包括了方钢管混凝土、圆钢管混凝土和矩形钢管混凝土结构，核心混凝土为素混凝土或配筋混凝土，并首先在地铁站台柱以及输电跨越塔等工程中采用。在我国，钢管混凝土的研究是从20世纪50年代开始的，最早是由原中科院哈尔滨土建研究所对圆钢管混凝土的基本力学性能及应用技术作了研究。从1963年开始，原建筑材料研究院水泥制品研究室(现苏州混凝土与水泥制品研究院)与北京地铁工程局联合，对钢管混凝土短柱进行了近百组的基本力学性能

6、试验，其中包括1965年在上海万吨水压机上进行的足尺实柱试验，提出了紧箍力作用假设，同时揭示了紧箍力的发生以及核心混凝土破坏机理，建立了钢管混凝土轴压短柱的计算方法。1978年，钢管混凝土结构第一次被列入国家科技发展计划，从此这一结构在我国的发展进入了一个新的阶段瞄一1。自1975年开始，原哈尔滨建筑工程学院(现哈尔滨建筑大学)对圆钢管混凝土进行了系统的研究，先后采用多种基本理论对核心混凝土与外包钢管作了分析，并建立了统一理论的独立体系与相应的计算公式。80年代，中国建筑科学研究院对圆钢管混凝土柱(包括短柱、长柱、偏心受压柱)进行研究，应用螺旋套箍混凝土理论，得出简易计算方法。郑州工学院

7、1983年开始对方钢管混凝土结构进行了试验研究，分析了短柱的力学性能和约束效应，提出了轴向受压短柱和偏心受压短柱的承载力计算方法。1991年，哈尔滨工业大学钟善桐教授通过大量试验和理论研究提出了“钢管混凝土统一理论"。同时，研究工作者又采用内时理论来描述核心混凝土在复杂应力状态下的本构关系，运用有限元法更全面地解决了在各种荷载作用下的工作性能全曲线的统一设计理论，这在理论上又是一次新的突破。目前我国的钢管混凝土结构研究处于国际领先水