薄壁方鋼管砂卵石組合柱軸壓靜力性能研究.pdf

1、薄壁鋼管混凝土柱借助鋼管和混凝土的相互作用使得該類構(gòu)件具有承載力高，塑性韌性好、耐火性能好等優(yōu)點，但到設(shè)計基準(zhǔn)期后，鋼管內(nèi)混凝土可再生性差，會產(chǎn)生新的建筑垃圾;對于薄壁空心鋼管來說，其承載力是極不穩(wěn)定的，因為它對局部缺陷非常敏感，容易屈曲失穩(wěn)。為保證空心方鋼管柱的穩(wěn)定性能，彌補鋼管混凝土柱在設(shè)計基準(zhǔn)期后難以節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟重復(fù)利用的不足，結(jié)合西南地區(qū)天然砂卵石遍布充足的特點，向管內(nèi)灌入無粘結(jié)的砂卵石填充材料，形成薄壁方鋼管砂卵石組合柱。為

2、研究這種新型組合柱的靜力性能特點，論文主要完成以下工作:
　　1.對10根薄壁方鋼管砂卵石中長柱進行靜力軸壓試驗研究。試驗以砂卵石壓實系數(shù)(ζ=0、73.9％、77.7％、82.9％、87.7％、92.9％)為主要控制參數(shù)，其中柱長1200mm，截面尺寸120mm×120mm×3mm。對各試件的破壞模式、承載能力進行對比分析，得出荷載-應(yīng)變關(guān)系曲線、荷載-側(cè)向撓度分布曲線。試驗結(jié)果表明:在保證建議砂卵石壓實系數(shù)達到87.7％，較大

3、壓實系數(shù)的砂卵石參與受力以及與管壁共同作用，一定程度延緩了鋼管壁局部屈曲，大幅提高了薄壁方鋼管柱的極限承載力，可改善柱的整體穩(wěn)定性。而且這種新型組合柱具有良好的可重復(fù)利用性、經(jīng)濟環(huán)保特點。
　　2.保持砂卵石壓實系數(shù)在建議大于87.7％的范圍，以方鋼管壁厚(2mm、4mm)和長細比(8、13、26、38、51)為主要變化參數(shù)，對10根薄壁方鋼管砂卵石柱進行軸壓試驗研究，通過試驗對比分析試件的破壞形態(tài)、極限承載力、荷載-位移曲線以及

4、荷載-應(yīng)變曲線等數(shù)據(jù)。試驗結(jié)果表明:
　　(1)壁厚為2mm試件的承載力較低，鋼材未達到屈服強度，管壁就已經(jīng)發(fā)生局部屈曲，鋼材性能未得到充分發(fā)揮;壁厚為4mm的試件的承載力達到500～600kN，鋼材達到屈服強度，建議鋼管壁厚至少為3mm;
　　(2)試件的極限承載力隨長細比增大而降低。對于壁厚為2mm的試件，長細比為13、26、38、51試件的極限承載力分別較長細比為8的試件下降了19.4％、25.1％、37.9％、45.

5、8％;壁厚為4mm的試件，長細比為13、26、38、51試件的極限承載力分別較長細比為8的試件下降了4.1％、8.3％、14.8％、16.3％;
　　(3)相對于空心方鋼管柱，試件的極限承載力有所增加;壁厚從2mm增到4mm，砂卵石與鋼管壁的相互作用更加顯著。
　　3.在薄壁方鋼管柱和薄壁方鋼管混凝土柱研究的基礎(chǔ)上，對比分析這三種柱的破壞模式和穩(wěn)定承載力等軸壓靜力性能特點，得出該新型組合柱的優(yōu)缺點，為今后這種新型組合柱的設(shè)計