同含钢率钢管与配筋钢管混凝土柱的受力性能分析

发布时间：2021-11-13 00:49

　　为阐明含钢率对构件的力学特性的影响规律,基于有限元分析方法研究了配筋钢管混凝土（reinforced concrete-filled steel tube,R-CFST）和钢管混凝土（concrete filled-steel tube,CFST）短柱的轴压性能。首先建立了适合R-CFST的材料本构模型和分析方法并用既有的实验数据验证模型的可靠性,之后进行了36根6种不同含钢率的R-CFST和对应的CFST有限元分析,通过分析荷载-位移响应、承载力、单位面积钢材对构件承载力提高量和延性等指标,最终发现:当混凝土强度较低时,含钢率越低CFST的承载力和延性比同含钢率R-CFST高,但随着混凝土强度的提高,含钢率越大反而使得R-CFST的性能得以显著提高;单位面积R-CFST纵筋对承载力的贡献率都大于单位面积的CFST钢管的贡献率,而且随着混凝土强度的提高R-CFST的这种贡献更为明显;填充高强度混凝土时,R-CFST比CFST更有效。由此得出结论:CFST内配筋比增加钢管壁厚更有效,尤其是填充高强度混凝土时配筋的效果更为明显。 

【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(30)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

模型试件荷载-位移曲线

通过模拟发现,增加单位面积纵筋与单位面积的钢管构件对承载力提高量(两个试件承载力差/两个试件钢管面积差或纵筋面积差)存在差异,为此绘出各试件单位面积钢材增量(CFST的钢管增量和R-CFST的纵筋面积增量)对承载力的提高量与含钢率的关系,如图5所示。从图5中可以发现,R-CFST单位纵筋的荷载提高量都高于CFST,而且随着混凝土强度的提高两者的差距越来越大。比如,当f ′c=30 MPa时这两种承载力提高量(贡献率)的相关性系数R2为0.80,当f ′c=50 MPa时R2为0.24。由此可以得出对于提高承载力而言通过加大纵筋直径的方法相对于增加钢管壁厚的方法更有效,填充高强混凝土时更为明显。3.2.3 延性的比较

式(7)中:E3δ和Ey分别为极限和屈服位移所对应的荷载-位移曲线所包络的面积,即能量。各模型试件的μ列于表2, μ与含钢率的关系如图6所示。从图6可以看出,其他条件相同时,无论R-CFST或CFST,延性随着混凝土强度的提高而降低;混凝土强度较低时曲线趋势较陡,混凝土强度较高时曲线趋势平缓,说明混凝土强度较低时构件延性对含钢率较为敏感,混凝土强度较高时含钢率对延性的影响不明显。图7 CFST相对R-CFST的延性提高率

【参考文献】：
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本文编号：3491976