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火灾后钢管混凝土压弯构件的滞回性能研究

林晓康  
【摘要】: 火灾后组成钢管混凝土的钢材和混凝土力学性能的降低,可能造成钢管混凝土柱抗震性能的改变。深入研究火灾后钢管混凝土柱抗震性能对火灾后该类结构的修复加固具有十分重要的理论意义和实用价值,以往国内外对该方面的研究尚少见报道。 本文对标准火灾作用后钢管混凝土构件在往复荷载作用下的力学性能进行了研究,具体进行了如下工作: (1)进行了17个钢管混凝土构件单调加载和43个钢管混凝土构件往复加载的实验研究。试件的升温按国际标准化委员会标准ISO-834和我国《GB/T 9978-1999建筑结构耐火试验方法》所规定的建筑火灾标准升温曲线进行。通过实验,考察了受火时间、轴压比、截面形状、加固与否等对钢管混凝土压弯构件强度、刚度、耗能以及位移延性的影响规律。 (2)在确定高温后钢材和混凝土在往复荷载作用下的应力-应变关系以及构件截面温度场的基础上,考虑力-温度-时间作用路径,建立了火灾后钢管混凝土压弯构件滞回性能的理论分析模型,对火灾后钢管混凝土构件的弯矩-曲率(M-φ)、荷载-变形(P-Δ)滞回关系曲线进行了分析,计算结果与实验结果总体上吻合较好。 (3)利用有限元软件ABAQUS/Standard 6.4,建立了火灾后钢管混凝土构件的理论分析模型,对火灾后轴压、压弯构件的荷载-变形关系曲线进行了分析,比较了常温和火灾后构件在受力过程中截面上的应力分布状态以及钢管与核心混凝土之间的相互作用,较深入地认识了火灾后钢管混凝土构件的受力特性。 (4)对影响弯矩-曲率(M-φ)、荷载-变形(P-Δ)滞回曲线骨架线的各种因素,如受火时间、轴压比、长细比、含钢率、钢材及混凝土强度等参数进行了分析。在此基础上推导了火灾后钢管混凝土柱M-φ、P-?恢复力模型以及位移延性系数简化计算公式。


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