低周反復(fù)荷載作用下材料剛度對鋼管混凝土柱性能影響研究.pdf

1、本文依托國家自然科學(xué)基金項目“內(nèi)河大尺度鋼和鋼筋混凝土組合高樁碼頭結(jié)構(gòu)界面損傷和能量耗散機(jī)理研究”，通過現(xiàn)場試驗與有限元模擬相結(jié)合的方式，研究影響鋼管混凝土柱橫截面組合材料剛度的因素，即鋼管厚度，核心混凝土配筋率和混凝土強(qiáng)度對鋼管混凝土柱性能的影響。研究內(nèi)容主要包括:P-Δ滯回曲線，骨架曲線，強(qiáng)度退化，剛度退化，耗能性能，變形和延性等方面。主要得出了以下結(jié)論:
　　(1)除了在損傷基礎(chǔ)進(jìn)行試驗的試件外，鋼管混凝土柱試件現(xiàn)場試驗與有

2、限元模型計算得出的P-Δ滯回曲線均比較飽滿，說明鋼管混凝土柱具有較好的延性性能和良好的耗能能力，能較好的吸收地震和水平反復(fù)荷載所傳來的能量。
　　(2)對于基礎(chǔ)未發(fā)生損傷的試件，隨著鋼管厚度的增大，外包鋼管對核心混凝土約束作用就越強(qiáng)，強(qiáng)度退化就越弱，提高了水平承載能力，試件的能量耗散系數(shù)與等效粘滯阻尼系數(shù)均隨之減小，試件的耗能能力隨之變?nèi)?鋼管厚度的增加對鋼管混凝土柱的剛度退化影響比較微弱的;各試驗試件延性系數(shù)μ均大于3，而且鋼管

3、厚度的增加，延性系數(shù)也再增大，外部鋼管可有效的限制內(nèi)部混凝土的橫向變形，使鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的塑性變形能力。
　　(3)對于損傷基礎(chǔ)上進(jìn)行試驗的試件，P-Δ滯回曲線不飽滿，呈現(xiàn)出較為明顯的反S形，發(fā)生了捏縮現(xiàn)象，基礎(chǔ)的損傷使試件的耗能與延性性能受到了不利影響。從強(qiáng)度退化曲線可以得出，損傷基礎(chǔ)降低了對鋼管混凝土柱的抱箍作用，加劇了鋼管混凝土柱強(qiáng)度和剛度的退化。
　　(4)隨著配筋率的增加，骨架曲線明顯變陡，耗能系數(shù)和等效粘

4、滯阻尼系數(shù)較明顯的增加，鋼管混凝土柱的塑性變形能力和耗能性能得到有效增強(qiáng);隨著混凝土強(qiáng)度的增加，骨架曲線整體走向趨勢略微變陡，但是幅度比較小，耗能系數(shù)和等效粘滯阻尼系數(shù)略微增加，說明混凝土強(qiáng)度的增加對鋼管混凝土柱塑性變形能力和耗能性能影響比較有限。
　　(5)各試驗?zāi)Ｐ突A(chǔ)破壞沿著與水平力垂直的方向從柱底開裂，并向兩側(cè)開展;鋼管混凝土柱的鋼管在柱底位置易發(fā)生屈曲變形甚至屈鼓。實(shí)際工程中，為保證鋼管混凝土柱承載性能和耗能性能的有效發(fā)