论文部分内容阅读
钢管轻骨料混凝土柱具有承载力高、自重轻、抗震性能好、耐火性能优良以及改善环境等优点。因此,本文对普通和复式钢管轻骨料混凝土柱的承载力进行了研究,并与试验和数值模拟进行了对比,吻合良好。为钢管轻骨料混凝土柱的设计提供一些理论基础。首先,依据俞茂宏的双剪统一强度理论研究普通钢管轻骨料混凝土柱的轴心受压问题,充分考虑紧箍力对钢管和核心轻骨料混凝土的双向影响,得到了钢管轻骨料混凝土轴压短柱的承载力计算式;又依据规范考虑长细比影响的承载力折减系数,得出了钢管轻骨料混凝土轴压长柱的承载力计算式。与试验数据进行了对比分析,结果吻合良好。其次,运用双剪统一强度理论对圆中空夹层和内圆外方中空夹层的复式钢管轻骨料混凝土柱的轴压性能进行了理论分析,得出了复式钢管轻骨料混凝土柱的承载力公式的统一解。最后,利用大型有限元软件ANSYS9.0,对钢材采用Mises屈服准则和等向强化本构关系,对混凝土采用William-Warnke五参数破坏准则和弹塑性本构关系,采用三维实体单元对圆中空夹层和内圆外方钢管混凝土柱进行了三维模拟,分析了轴压作用下两种形式的复式钢管轻骨料混凝土柱的受力性能和破坏特征,较为精确地分析了极限承载力,得到了荷载-位移曲线。并与本文的计算结果进行了分析比较,结果吻合较好。从而验证了本文复式钢管轻骨料混凝土柱的承载力公式统一解的正确性,同时验证了运用ANSYS软件建立的计算模型、网格划分和加载方法的合理性。研究结果表明:(1)圆中空夹层钢管轻骨料混凝土柱在达到极限荷载时,内外钢管均已达到屈服,外钢管靠近两端部位应力较大且呈对称分布。外钢管四周的轻骨料混凝土已被压碎,而内钢管四周的混凝土尚未压碎,体现了内钢管的增强作用。(2)内圆外方中空夹层钢管轻骨料混凝土柱在极限荷载状态下,外部四面应力分布相同,两端对称,夹层混凝土在极限状态时已全部压碎,内外钢管均屈服。(3)两种截面形式计算得出的P?Δ曲线都体现了在极限荷载作用时,钢管对试件承载力的提高不是起主要作用,而是充分发挥了对核心混凝土的约束套箍作用。