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离心钢管混凝土结构的在组合作用下的承载力性能研究

于弋  
【摘要】: 离心钢管混凝土是一种将混凝土浇灌在钢管内经离心成型的空心复合构件,它是介于纯钢管和离心混凝土管之间的一种特殊的钢管混凝土形式。由于它有弹塑性好、刚度大自重轻等优点,已经大量应用于实际工程。而目前国内外对离心钢管混凝土结构的工作性能的研究大多是在单一荷载工况情况下进行的。而作为一种组合结构,其组合作用下的承载力性能不能简单地由单一作用下的承载力叠加得出。因此,对离心钢管混凝土结构在组合作用下的承载力性能研究,对于该构件的进一步推广使用具有重要意义。 本文首先分析和归纳了离心钢管混凝土构件在轴压、弯曲和扭转作用下的承载力性能。在对比了原有的两种计算方法的基础上,对离心钢管混凝土构件在纯扭转作用下的极限承载力公式,提出了与结果试验更加吻合、形式上更为简洁的抗扭承载力实用计算公式,在形式上与轴压和弯曲承载力公式统一起来。 接着对离心钢管混凝土构件在弯扭组合作用下的力学性能进行了试验研究。离心钢管混凝土管在不同弯扭加载路径作用下,其扭矩与转角的关系在各阶段特点趋势与纯扭转作用下的情况基本相似。得出了该结构形式的弯扭承载力试验相关方程。 离心钢管混凝土构件在轴压、弯曲和扭转作用的两两组合作用下的极限承载力不能简单地由单一作用下承载力的相互叠加而得到。利用三维有限元模拟分析方法对离心钢管混凝土在弯扭组合作用、弯压组合作用、压扭组合作用下的构件弹性应力分布进行了研究,分析了离心钢管混凝土构件在组合作用下的工作机理和承载力的相关关系。 最后利用轴压、弯曲和扭转作用的两两组合作用下的极限承载力相关方程,通过适当的简化处理,就得到偏于安全的离心钢管混凝土构件在轴压、弯曲和扭转三种荷载共同作用下的承载力计算公式。


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