方钢管混凝土柱低周反复荷载作用试验研究

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1、第41卷第9期人民长江Vo1．41．No．92010年5月YangtzeRiverMay，2010文章编号：1001—4179(2010)09—0089—03方钢管混凝土柱低周反复荷载作用试验研究汪洋一，索小永(1．台州职业技术学院土木系，浙江台州318000；2．郑州大学土木工程学院，河南郑州450001；3．安徽工程科技学院机械工程系，安徽芜湖241000)摘要：钢管混凝土结构在我国得到了广泛的应用，国内外学者对钢管混凝土结构进行了很多研究。通过电液伺服系统进行了方钢管混凝土柱常轴压低周反复荷载作用试验，分析其在低周反复水平荷载作用下的延性性能与耗能能

2、力，给出位移随反复荷载变化的滞回曲线。试验结果显示，整个加载过程所得到的2试件荷载一位移曲线呈“梭形”，表明方钢管混凝土结构具有良好的延性和耗能能力，抗震能力强。关键词：试验；滞回性能；抗震性能；方钢管混凝土中图法分类号：TU37文献标志码：A钢管混凝土中的钢材和混凝土是2种力学性能截凝土等进行了一系列试验研究。国内对钢管混凝然不同的材料。钢材在弹性阶段时，它的泊松比变化土构件力学性能进行的研究，主要包括方形截面构件小，基本保持常数(近似为0．283)，而混凝土的?白松比的双向压弯性能、长期荷载作用的影响、各种截面钢管处在低应力水平时约为0．167，在承受

3、较大轴心压力混凝土轴压短柱基本性能的连续性、方钢管混凝土压作用时，由于核心混凝土内部纵向裂缝的开展，?白松比弯构件滞回性能等I3，但是缺乏对其抗震性能的研将超过0．5，当混凝土的泊松比超过钢材的泊松比时，究，反复荷载作用下构件滞回模型也尚有待确定。钢管对核心混凝土产生约束力。在钢管横向约束下，本文进行了2根轴压方钢管混凝土柱水平低周反核心混凝土处于3向受压状态，其强度不仅得到了提复荷载试验研究，分析试件在试验过程中出现的现象，高，且其塑性和延性也得到改善⋯。同时，由于核心给出位移随反复荷载变化的滞回曲线，对其在水平反混凝土的存在，避免了管壁局部压曲的现象，

4、柱的稳定复荷载作用下的承载能力、变形能力、刚度退化、耗能性得到了改善。由此可见，通过这种组合作用，钢管和能力以及结构的破坏机理进行了研究。混凝土这两种材料互相弥补了彼此的缺点，可以充分1试验概况发挥彼此的长处，从而使钢管混凝土具有的承载力高于其组成材料钢管和核心混凝土单独承载力之和，表1．1试件设计现出非常优越的力学性能。试验的构件为双层、单跨方钢管混凝土组合框架，国外在早期主要对方钢管混凝土进行了短期加载各层高均为0．8m，跨度为1．1m。为了固定构件，在静力性能试验研究，此后的研究范围进一步扩大，不仅柱底设计高为0．35m的变截面箱型底座，底座长深入研

5、究了方钢管混凝土的轴压、纯压和压弯构件的2．44m，试件结构如图1、2所示。静力性能，还针对方钢管混凝土双向压弯、方钢管和混2个方钢管混凝土柱参数相同：柱截面为300mm凝土之间的粘结、薄壁方钢管混凝土和方钢管高强混×300mm，钢管壁厚为12mm(Q235一B钢)，采用溶收稿日期：2009一l1—16基金项目：浙江省教育厅资助项目(大尺度钢结构建筑地震作用效应研究ZC200806088)作者简介：汪洋，男，讲师，主要从事结构工程方面的研究。E—mail：wangyang96@126．com90人民长江透的对接焊缝，内部浇注C40混凝土。在保证试件下表1钢

6、板的力学指标端固定、上端受轴压力的情况下，对试件顶部施加单方向水平反复荷载，见图3。为防止在柱顶部加载时发生局压破坏，将柱顶(方钢管内)进行局部加强。800I300I800I3001．2低周反复试验试验过程中，先施加轴向力，以轴向压力500kN预加卸载1次，以消除试件内部组织的不均匀性，然后重新加载至1000kN并一直保持到试验结束。在轴向压力施加过程中，注意观察试验进程中压力值的变芦』化，并将其变化范围控制在5％之内。水平荷载正式加载前，先预加反复荷载1次，以检查加载设备和测量图1构件正立面、侧立面(单位：mm)仪器工作是否正常。整个加载过程中，按照先控

7、制力的加载再控制位移加载的程序进行。实际加载时，先按20、40、60kN⋯⋯逐级加载至屈服，屈服后按位移控制加载。2试验结果与分析2．1试验现象试验过程中发现，柱子为压弯破坏，当荷载达到屈图2构件底座平面(单位：mm)服荷载时，钢管外表出现滑移线，再施加2～3倍屈服位移，出现滑移线的部位增多，且在局部有铁皮脱落(图4)。在柱脚受压侧钢板发生局部微小屈曲，但在随后卸载和反向加载过程中，屈曲部位又被重新拉平并在另一侧产生局部微小屈曲，随着屈曲范围不断加大，到试件被破坏时，柱底整个截面向外微凸，拉裂下部角焊缝，并在焊缝中发现少量混凝土粉末，表明底部混凝土已被压碎

8、。图3试件加载照片试件钢结构采用Q235一B钢，标准强度f=235