高温后中空夹层钢管混凝土构件力学性能研究

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中空夹层钢管混凝土,在继承了钢管混凝土的一系列优点外,还具有截面开展,抗弯刚度大,自重轻,抗震性能好等优点。目前,国内外对中空夹层钢管混凝土的研究主要集中于常温阶段,而在火灾后的试验研究还很少,因此本文对高温后中空夹层钢管混凝土构件的力学性能进行了研究,这对这种新型组合构件在实际工程中的应用就有现实意义。本文从试验和理论两个方面对高温后中空夹层钢管混凝土构件的轴压和纯弯力学性能进行了深入分析,具体工作如下:(1)本次试验共设计了22个轴压短柱和7个纯弯试件,其中轴压试件分圆套圆和方套圆两种截面形式,各11个,纯弯试件均为方套圆截面,以温度和空心率为变化参数,对高温后轴压和纯弯试件进行了较系统的试验研究,分析了高温后内外钢管及核心混凝土的破坏模态及荷载-变形关系曲线,考查了温度和空心率对高温后试件极限承载力的影响。(2)确定了高温后中空夹层钢管混凝土构件的本构模型,利用有限元软件ABAQUS建模,对高温后中空夹层钢管混凝土轴压构件的全过程曲线进行计算,计算结果与试验结果验证良好。在此基础上,对高温后中空夹层钢管混凝土轴压构件的工作机理进行深入分析,以空心率、内外钢管屈服强度、名义含钢率、混凝土强度为变化参数,建立有限元模型,考查影响高温后中空夹层钢管混凝土轴压极限承载力的因素,推导出高温后轴压极限承载力简化公式。(3)利用有限元软件建模,对高温后纯弯构件的弯矩-挠度关系曲线进行验证,讨论了高温后纯弯构件内外钢管及核心混凝土的受力机理,分析了空心率、内外钢管屈服强度、名义含钢率、混凝土强度各参数对高温后中空夹层钢管混凝土构件抗弯承载力的影响,推导出了高温后中空夹层钢管混凝土纯弯构件抗弯承载力简化计算公式。
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