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《福建农林大学》 2019年
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长期荷载作用对圆端形和六边形钢管混凝土柱的力学性能影响研究

刘文华  
【摘要】:近年来,钢管混凝土组合结构因其承载力高、延性好、施工便利等特点广泛应用于高层、大跨和桥梁结构中。圆端形和六边形钢管混凝土因其良好的外部造型和受力特点也已应用于工程实际中,且有广阔的应用前景。长期荷载作用对圆端形和六边形钢管混凝土构件的内力分布、变形、承载力等力学性能均有较大影响,本文利用有限元软件对考虑长期荷载作用影响的圆端形钢管混凝土和六边形钢管混凝土的轴压、偏压构件进行全过程工作机理分析,并在参数分析的基础上建议了其承载力实用计算方法。开展的主要工作及成果如下:(1)在选取合适的材料本构基础之上,采用有限元软件对圆端形钢管混凝土和六边形钢管混凝土构件进行非线性分析,建立了圆端形和六边形构件的轴压、偏压有限元模型和考虑长期荷载作用影响的圆形和矩形钢管混凝土构件的有限元模型,并通过试验数据的模拟验证了有限元模型的准确性。(2)在以上有限元模型的基础之上,对考虑长期荷载作用影响的圆端形钢管混凝土和六边形钢管混凝土轴压构件进行全过程工作机理分析。机理分析结果表明:圆端形和六边形钢管混凝土轴压柱考虑长期荷载作用的影响时,构件的峰值荷载有所降低,但降低幅度不显著,峰值应变显著增大。(3)对考虑长期荷载作用影响的圆端形钢管混凝土和六边形钢管混凝土偏压构件进行全过程工作机理分析,考察了偏压加载方式(包括强轴偏压和弱轴偏压)、荷载偏心率和截面高宽比等因素对构件的影响。机理分析结果表明:圆端形和六边形钢管混凝土偏压柱考虑长期荷载作用的影响时,构件的刚度和峰值荷载显著降低,峰值应变显著增大;圆端形钢管混凝土的约束力主要集中在圆弧段,六边形钢管混凝土的约束力主要集中在角部。(4)对考虑长期作用影响下圆端形和六边形钢管混凝土偏压构件承载力影响系数k_(cr)进行参数分析,参数分析结果表明长细比、混凝土强度、含钢率、荷载偏心率等参数对其k_(cr)的影响较大。在参数分析的基础上,计算得到考虑长期荷载作用影响的圆端形和六边形钢管混凝土偏压构件k_(cr)的实用计算表格并归纳出其k_(cr)的实用简化计算公式,简化计算结果与数值计算结果吻合良好。
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