改进组合式异形钢管混凝土柱抗剪性能研究

发布时间：2020-05-28 20:19

【摘要】：改进组合式异形钢管混凝土作为新型截面的钢管混凝土构件,除了具有普通钢管混凝土的优点外还拥有自身独特的优势。改进组合式异形钢管混凝土在满足承载力和结构刚度要求的情况下,能节省材料,降低工程造价,便于焊接施工。同时还可以避免室内出现棱角,有利于建筑布局,增加使用面积,具有广阔的发展空间和良好的应用前景。本文在2017年中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(项目编号:WUT:2017-zy-056)的资助下,通过试验对改进组合式异形钢管混凝土构件的抗剪性能进行了研究。主要研究内容及成果包括:(1)考虑钢管厚度、轴压比、剪跨比以及混凝土强度等影响因素,设计并制作了18个改进组合式T形钢管混凝土柱试件,对其进行抗剪试验。试验结果表明,试件的破坏形态主要受剪跨比的影响。剪跨比为0.5的试件,其破坏形态表现为剪切型破坏;当剪跨比为1.0时,试件主要表现为弯剪型破坏,但破坏偏弯曲型;剪跨比为1.5的试件,其破坏形态为弯曲型破坏。试件抗剪承载力随着钢管厚度和混凝土强度的增加而增大。与钢管厚度为3mm的试件相比,厚度为4mm和5mm试件的抗剪承载力分别提高了29.6%和59.1%。与混凝土强度等级为C30的试件相比,C40和C50试件的抗剪承载力分别提高了17.5%和19.9%;抗剪承载力随着剪跨比的增大而减小。轴压比的变化对试件的抗剪承载力的影响较小。(2)考虑钢管厚度、轴压比、剪跨比以及混凝土强度等影响因素,设计并制作了18个改进组合式L形钢管混凝土柱试件,对其进行抗剪试验。试验结果表明,试件的破坏形态主要受剪跨比的影响。剪跨比为0.5的试件,其破坏形态表现为剪切型破坏;当剪跨比为1.0时,试件主要表现为弯剪型破坏,但破坏偏弯曲型;剪跨比为1.5的试件,其破坏形态为弯曲型破坏。试件极限承载力随着钢管厚度和混凝土强度的增加而增大。与钢管厚度为3mm的试件相比,厚度为4mm和5mm试件的抗剪承载力分别提高了27.7%和65.4%。与混凝土强度等级为C30的试件相比,C40和C50试件的抗剪承载力分别提高了20.1%和29.7%;抗剪承载力随着剪跨比的增大而减小。轴压比的变化对试件的抗剪承载力的影响较小。(3)运用有限元软件ABAQUS分别建立了改进组合式T形和L形钢管混凝土试件的模型并进行了非线性分析,分析了两类试件的工作机理和应力分布特征,并将数值模拟结果与试验结果进行了对比。结果表明:模拟结果与试验结果吻合程度较好,试件破坏形式保持一致,两者的荷载-变形曲线发展趋势和基本形态吻合较好。这表明有限元模型是合理可靠的。
【图文】：

钢管混凝土,截面形式

异形钢管混凝土的特点与应用.1 异形钢管混凝土的特点中国经济正经历着高速的发展，伴随而来的是建筑规模的日益扩大，，的日趋增加，建筑形式的不断创新，这些都将导致结构构件需要满足载力以及更严苛的要求。而一般钢筋混凝土由于承载力有限，在提高同时会增大截面面积从而影响室内布局。为了适应更高的发展要求，土应运而生，并被越来越广泛地使用在建筑结构当中，尤其是大跨度建筑。钢管混凝土，顾名思义，是由钢管和混凝土两种材料组合而成一般是在钢管中浇筑混凝土并振捣密实而成。在现有的论著以及规范各种因素和各方面的差异，对钢管混凝土有着不同的区分。其中最常根据截面形状对其进行分类。根据截面形状的不同，可将其分为圆形及矩形等，如图 1-1 所示。

普通钢管,混凝土柱,设计规程

图 1-2 T 形、L 形普通钢管混凝土柱图 1-3 带约束拉杆的 T 形、L 形钢管混凝土柱抗剪性能研究现状 60 年代开始国外就开展了对钢管混凝土结构力学中的德国、法国以及英国，主要对圆形、方形以及究，其中核心混凝土主要为素混凝土。欧洲地区的的设计规程 DIN 18808（1997）[6]和英国的设计规程
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9

【参考文献】