鋼管約束鋼筋混凝土和型鋼混凝土構(gòu)件靜動(dòng)力性能研究.pdf

1、鋼管約束鋼筋混凝土是將薄壁鋼管外包于鋼筋混凝土柱，鋼管約束型鋼混凝土是將薄壁鋼管外包于型鋼混凝土柱，用鋼管替代箍筋,鋼管不直接承擔(dān)縱向荷載，只對核心混凝土起約束作用。
　　本文對鋼管約束混凝土軸壓短柱、鋼管約束鋼筋混凝土和鋼管約束型鋼混凝土壓彎構(gòu)件進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究和理論分析，具體工作如下：
　　(1)以鋼管的徑厚比和混凝土強(qiáng)度為主要參數(shù)進(jìn)行了18個(gè)圓鋼管約束高強(qiáng)混凝土軸壓短柱的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，圓鋼管約束高強(qiáng)混凝土

2、短柱的軸壓承載力高于同條件的圓鋼管混凝土構(gòu)件，但兩種形式軸壓構(gòu)件的延性無明顯差別。
　　建立了圓鋼管約束混凝土短柱的軸壓承載力公式，公式計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好；且公式形式簡單，概念清晰，有利于工程實(shí)用。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，對Mander提出的約束混凝土滯回模型進(jìn)行了修正，使模型適合于約束高強(qiáng)混凝土。
　　(2)以鋼管的寬厚比和混凝土強(qiáng)度為主要參數(shù)進(jìn)行了23個(gè)方鋼管約束混凝土軸壓短柱的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)鋼管的寬厚比為70

3、左右時(shí)，方鋼管約束混凝土短柱的軸壓承載力明顯高于普通方鋼管混凝土構(gòu)件；當(dāng)鋼管的寬厚比小于47時(shí)，方鋼管約束混凝土短柱的軸壓承載力則低于普通方鋼管混凝土構(gòu)件；但兩種構(gòu)件的延性無顯著差別。
　　建立了方鋼管約束混凝土短柱的軸壓承載力公式，公式計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好；公式形式簡單，概念清晰，利于工程應(yīng)用。
　　(3)以混凝土強(qiáng)度、軸壓比和鋼管約束作用為參數(shù)進(jìn)行了4個(gè)圓鋼管約束鋼筋混凝土壓彎構(gòu)件和1個(gè)普通鋼筋混凝土對比試件的滯回

4、性能試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明：由于圓鋼管對核心混凝土的有效約束，核心鋼筋混凝土壓彎構(gòu)件的抗彎承載力、延性和耗能能力得到了顯著提高，有效地改善了高強(qiáng)混凝土壓彎構(gòu)件在高軸壓比條件下的脆性破壞；隨軸壓比的提高，圓鋼管約束鋼筋混凝土壓彎構(gòu)件的承載力提高，但軸壓比對試件的延性無明顯影響；隨混凝土強(qiáng)度的提高，圓鋼管約束鋼筋混凝土壓彎構(gòu)件的承載力提高，但混凝土強(qiáng)度對試件的延性無顯著影響。
　　(4)以混凝土強(qiáng)度、軸壓比和鋼管約束作用為參數(shù)進(jìn)行了4

5、個(gè)方鋼管約束鋼筋混凝土壓彎構(gòu)件和1個(gè)方形截面普通鋼筋混凝土對比試件的滯回性能試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明：方鋼管對核心混凝土的有效約束顯著提高了試件的抗彎承載力、延性和耗能性能，有效地改善了高強(qiáng)混凝土在高軸壓比條件下的脆性破壞；隨軸壓比的提高，方鋼管約束鋼筋混凝土壓彎構(gòu)件的承載力和耗能能力提高，但延性下降；隨混凝土強(qiáng)度的提高，方鋼管約束鋼筋混凝土壓彎構(gòu)件的承載力提高，但延性降低。
　　對圓鋼管約束鋼筋混凝土和方鋼管約束鋼筋混凝土壓彎構(gòu)件

6、的力學(xué)性能進(jìn)行了對比分析。研究結(jié)果表明，圓鋼管約束鋼筋混凝土壓彎構(gòu)件的性能優(yōu)于方鋼管約束鋼筋混凝土壓彎構(gòu)件；混凝土強(qiáng)度越高或軸壓比越大的情況下，相對于方鋼管約束鋼筋混凝土，圓鋼管約束鋼筋混凝土壓彎構(gòu)件的抗震性能越優(yōu)越。
　　(5)以軸壓比和鋼管約束作用為參數(shù)進(jìn)行了2個(gè)圓鋼管約束型鋼混凝土壓彎構(gòu)件和1個(gè)圓形截面普通型鋼混凝土對比試件的滯回性能試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明：圓鋼管對核心柱的約束有效地提高了高軸壓比條件下型鋼混凝土壓彎構(gòu)件的抗

7、彎承載力、延性和耗能性能；隨軸壓比的提高，圓鋼管約束型鋼混凝土壓彎構(gòu)件的承載力提高，但軸壓比對構(gòu)件的延性無顯著影響。
　　(6)以軸壓比和鋼管約束作用為參數(shù)進(jìn)行了2個(gè)方鋼管約束型鋼混凝土壓彎構(gòu)件和1個(gè)方形截面普通型鋼混凝土對比試件的滯回性能試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明：方鋼管對核心型鋼混凝土柱的約束有效地提高了高軸壓比條件下型鋼混凝土壓彎構(gòu)件的抗彎承載力、延性和耗能性能；隨軸壓比的提高，方鋼管約束型鋼混凝土壓彎構(gòu)件的承載力提高，但延性下

8、降。
　　對比了圓鋼管約束型鋼混凝土和方鋼管約束型鋼混凝土壓彎構(gòu)件的力學(xué)性能：當(dāng)軸壓比較低時(shí)，圓鋼管約束型鋼混凝土與方鋼管約束型鋼混凝土構(gòu)件的力學(xué)性能基本相同；而隨軸壓比的提高，圓鋼管約束型鋼混凝土的承載力和延性逐漸高于方鋼管約束型鋼混凝土構(gòu)件。
　　(7)基于本文的研究，建議采用修正的ACI方法計(jì)算圓鋼管和方鋼管約束鋼筋混凝土壓彎構(gòu)件的截面抗彎承載力；采用修正的EC4方法計(jì)算圓鋼管和方鋼管約束型鋼混凝土壓彎構(gòu)件的截面抗彎承

9、載力。
　　(8)建立了鋼管約束鋼筋混凝土和鋼管約束型鋼混凝土壓彎構(gòu)件的纖維模型數(shù)值計(jì)算方法，首次引進(jìn)了隨荷載的增加而不斷增大鋼管對核心混凝土的約束效應(yīng)的方法。數(shù)值計(jì)算方法與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。建立了鋼管約束鋼筋和鋼管約束型鋼混凝土壓彎構(gòu)件的恢復(fù)力模型，可為結(jié)構(gòu)的彈塑性分析提供參考。
　　(9)利用纖維模型數(shù)值程序進(jìn)行了參數(shù)分析，研究了鋼管約束鋼筋混凝土與普通鋼筋混凝土、鋼管混凝土壓彎構(gòu)件的抗震性能的差異；同時(shí)分析了鋼管約束型