【摘 要】
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本文提出的竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱是一种新型箱型组合柱,由波纹腹板、内填混凝土以及波纹腹板内壁所焊接的栓钉组合而成。在组合柱中使用的竖肋波纹腹板能够对内部混凝土能形成有效的约束作用,从而在一定程度上提升了构件的承载力和延性。在竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱中,栓钉、内填混凝土、波纹腹板三者间的共同工作也是组合柱应用的基本问题,共同工作问题对组合柱的工作性能有着重要影响。本文通过采用试验研究、
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本文提出的竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱是一种新型箱型组合柱,由波纹腹板、内填混凝土以及波纹腹板内壁所焊接的栓钉组合而成。在组合柱中使用的竖肋波纹腹板能够对内部混凝土能形成有效的约束作用,从而在一定程度上提升了构件的承载力和延性。在竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱中,栓钉、内填混凝土、波纹腹板三者间的共同工作也是组合柱应用的基本问题,共同工作问题对组合柱的工作性能有着重要影响。本文通过采用试验研究、有限元分析对竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱轴压性能进行研究。主要研究内容如下:(1)本文基于“十四运”场馆“长安云”中大量使用的大尺寸钢管混凝土柱提出竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱,根据相似原理设计缩尺试验模型。开展3根相同波纹波形尺寸竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱轴心受压试验,从各试件在轴压试验过程中的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线分析,来评价竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱轴压性能。建立与试验等比例利用有限元计算模型来进行有限元计算,并将仿真结果和试验数据进行比对分析。(2)采用有限元计算软件建立竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱原尺寸分析模型,通过对试验结果的分析验证了有限元模拟的准确性以及可靠性。提取典型试件作为分析模型,通过分析组合柱在轴压荷载下各部件的荷载-位移曲线、以及各部分荷载-应力曲线、绘制应力-应变曲线、混凝土的纵向受力分析及栓钉受力分析,来探究竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱的轴压受力机理。再通过改变波纹腹板波形、波纹腹板厚度以及栓钉布置密度来进一步分析各参数对竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱轴压性能的影响。当随着波纹褶皱密度的增加、栓钉数量的增加以及波纹板厚度的增加,构件的承载能力和延性得到提高。且波纹腹板褶皱越密集,组合柱中栓钉对竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱轴压性能的影响就越小。而波纹腹板由于其结构特性与直板钢相比增加了与混凝土的接触面积故两者间的粘结作用就越强,这也证明波纹腹板可以一定程度替代栓钉等传力构件在组合柱中的作用,为工程施工设计提供参考。(3)从有限元计算软件中提取模型中各部分荷载-位移曲线,通过分析栓钉布置密度相同,不同波纹腹板波形下混凝土的工作系数以及相同波纹腹板波形下,不同栓钉布置密度下混凝土的工作系数,来对竖肋波纹腹板-内填混凝土箱型柱共同工作性能进行研究。
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