帶約束拉桿矩形鋼管混凝土軸壓受力性能研究.pdf

1、鋼管混凝土的優(yōu)勢主要在于鋼管對核心混凝土的約束作用，然而，矩形鋼管混凝土的鋼管對核心混凝土的約束作用不如圓鋼管混凝土顯著，其承載力和延性的改善不如圓鋼管混凝土明顯，但矩形鋼管混凝土也有獨特的優(yōu)點，在工程中也廣泛采用。為了改善矩形鋼管混凝土的鋼管對核心混凝土的約束作用，近年來不斷出現(xiàn)一些改進矩形鋼管混凝土受力性能的構(gòu)造措施，設(shè)置約束拉桿就是其中之一。本文研究了帶約束拉桿矩形鋼管混凝土軸壓受力性能，主要研究內(nèi)容、方法和結(jié)論如下： 1

2、．進行了9個帶約束拉桿矩形鋼管混凝土試件的軸壓試驗，試驗現(xiàn)象表明：所有試件在達到極限承載力之前，鋼板均未發(fā)生明顯鼓起；直到達到極限承載力并進入下降段后，鋼板在試件外表面兩對邊上的某一兩約束拉桿之間區(qū)域鼓起，兩對邊鼓起區(qū)域不完全對稱，鼓起變形的程度不同，同時內(nèi)部混凝土被壓碎，試件破壞。部分試件破壞時，鋼板連接處焊縫爆裂，且破壞程度不同，鋼板鼓起區(qū)域邊緣的拉桿被拉斷，且均在拉桿中部或端部被拉斷，而未發(fā)生拉桿與螺栓連接破壞。拉桿能延緩試件鋼板

3、的局部屈曲，改變試件軸壓破壞形態(tài)，從而改善試件軸壓受力性能。 2．分析了這9個試件的鋼板表面應(yīng)變、約束拉桿應(yīng)變、試件軸壓荷載—變形關(guān)系，分析結(jié)果表明：截面對稱部位的應(yīng)變具有相似的變化規(guī)律。當接近極限承載力和進入下降段時，鼓起區(qū)域的鋼板中心橫向應(yīng)變顯著增加，表明鋼板對核心混凝土產(chǎn)生了顯著的約束作用；而鼓起區(qū)域的鋼板中心縱向應(yīng)變增加速度變緩，并開始減小，最終轉(zhuǎn)負為正。鋼板鼓起區(qū)域附近的拉桿應(yīng)變發(fā)展較其它區(qū)域顯著，表明拉桿對鋼板鼓起區(qū)

4、域的核心混凝土約束作用最明顯，能有效發(fā)揮作用。具有較高的拉桿配筋率的試件的軸壓承載力較高；拉桿不等間距布置的試件軸壓承載力略大于拉桿等間距布置的試件。 3．分別采用VonMises、MohrCoulomb、DruckerPrager、SmearedCracking和DamagedPlasticity這五種材料模型，對本文的9個試件軸壓受力性能進行有限元模擬，對比了采用這五種模型的計算結(jié)果以及試驗結(jié)果，DamagedPlastic

5、ity模型較其它四種模型合理，但仍有不足。并采用DamagedPlasticity模型分別對具有不同參數(shù)試件的軸壓受力性能進行有限元分析，分析結(jié)果表明：試件軸壓承載力隨拉桿數(shù)量的增加、直徑的增大、拉桿縱向間距的減小而增大，隨拉桿水平布置方式的變化而變化得不明顯，但拉桿等間距布置并非最合理的布置方式。 4．采用過—王五參數(shù)冪函數(shù)準則、等效峰值應(yīng)變準則、以及Popovis混凝土應(yīng)力—應(yīng)變表達式，對對這9個試件軸壓受力性能進行理論分析