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钢管混凝土由于具有承载力高、塑性和韧性好等良好的力学性能,在土木工程中应用非常广泛。随着其在高层建筑和桥梁等结构中的应用日趋增多,近几年来,一种新型的钢管混凝土——中空夹层钢管混凝土也受到了国内外人士的重视。此类结构是将两层钢管同心放置,并在钢管之间填充混凝土而形成的构件。目前,国内外已有很多关于圆中空夹层钢管混凝土和方中空夹层钢管混凝土构件在不同受力状况的力学性能研究,鉴于圆形和方形的中空夹层钢管混凝土都存在着这样那样的缺陷,且在实际工程中不可能都是轴心受压,存在着或多或少的偏心。所以,本文主要是对八边形中空夹层钢管混凝土柱偏心受压的力学性能进行研究。通过对试验结果的详细分析和ANSYS有限元的数值分析,总结出此类构件的一些力学特点。
本文首先通过试验详细的分析了此类构件在轴心受压和偏心受压时各组成部分,即核心混凝土、外钢管的直边段和斜边段的应变随荷载变化的特点以及试件的中截面挠度随荷载的变化特点,并与相同条件下的圆中空夹层钢管混凝土、方中空夹层钢管混凝土进行比较,并在试验的基础上回归出适用于此类构件偏心受压的承载力验算公式。然后通过ANSYS有限元软件对构件的数值分析,确定了可用来分析此类构件的核心混凝土和钢材的应力-应变关系模型,合理地分析了各参数对构件偏心受压时承载力的影响,发现与试验结果吻合良好。最后,在数值模拟计算结果的基础上,回归出构件偏心受压承载力的计算公式,以供参考。