【摘 要】
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随着建筑物不断向高耸、大跨等趋势发展,超高层建筑及大跨桥梁等工程不断涌现,结构中的重载柱需有更好的承载能力和延性。内配型钢钢管混凝土柱由于型钢的存在有效避免核心混凝土斜裂缝的发展,使之具有更好的延性及抗震性能,可作为结构中的主要承重构件。高层和超高层建筑在服役过程中,构件将承受长期持续的荷载作用,柱中混凝土产生徐变变形,引起内力重分布、预应力损失,应力集中等现象,该种影响不断积累,进而危及整体结构
【基金项目】
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国家自然科学基金(编号:51768038):基于全生命周期的内配型钢钢管混凝土构件徐变工作机理研究,2018.1-2021.12; 甘肃省高等学校协同创新团队项目(编号:2018C-08):钢与混凝土组合结构混合结构综合防灾与应用,2018.1-2020.12;
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随着建筑物不断向高耸、大跨等趋势发展,超高层建筑及大跨桥梁等工程不断涌现,结构中的重载柱需有更好的承载能力和延性。内配型钢钢管混凝土柱由于型钢的存在有效避免核心混凝土斜裂缝的发展,使之具有更好的延性及抗震性能,可作为结构中的主要承重构件。高层和超高层建筑在服役过程中,构件将承受长期持续的荷载作用,柱中混凝土产生徐变变形,引起内力重分布、预应力损失,应力集中等现象,该种影响不断积累,进而危及整体结构的耐久性和适用性。因此深入分析长期荷载对内配型钢钢管混凝土构件力学性能的影响至关重要。本文通过试验研究和理论分析,研究长期荷载对该类组合构件的影响规律,主要内容包括以下几个方面:(1)以型钢含钢率和长细比为主要试验参数,进行4根一次加载的内配工字型钢方钢管混凝土轴压柱试验,观察试件的破坏模态。利用有限元法对试件进行计算,对比其荷载-位移曲线。根据二者的极限承载力确定长期荷载作用下组合构件所需施加的长期荷载值的大小。以长期荷载比、型钢含钢率和长细比为主要试验参数,进行8根长期荷载作用下内配工字型钢方钢管混凝土轴压柱徐变变形试验研究。分析试件在长期荷载作用下轴向变形随时间的增长和各参数对试件在长期荷载作用下构件徐变变形的影响规律。(2)对已有的试验数据进行有限元数值计算,验证本文建模方法的有效性。在此基础上利用ABAQUS建立考虑长期荷载作用的内配型钢钢管混凝土轴心受压短构件和压弯构件力学性能分析模型,对组合柱的荷载-变形曲线、材料应力发展和分布、材料接触应力等进行受力全过程分析,同时与不考虑长期荷载作用的结果进行对比,分析长期荷载对内配型钢钢管混凝土构件的影响规律。(3)通过有限元分析,研究持荷时间、长期荷载比、混凝土强度、钢管屈服强度、型钢屈服强度、长细比、型钢含钢率、钢管含钢率和荷载偏心率对长期荷载作用下内配型钢钢管混凝土压弯构件徐变变形、内力重分布和承载力的影响规律,给出计算范围内的kcr值,为工程实践提供参考。
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