不等肢L形加肋钢管混凝土柱受压力学性能研究

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本文对肢长比为1.0、1.2、1.4、1.6的4根无肋及7根有肋的L形钢管混凝土组合柱进行了轴压试验,通过试验观察了不同肢长比及有无加劲肋试件的破坏情况,整理分析试验测得的相关承载力曲线,并结合有限元软件ABAQUS对11根不等肢L形钢管混凝土组合柱进行模拟分析,提出含有加劲肋的不等肢L形截面钢管混凝土柱的轴压承载力简化计算公式。本文主要的研究工作如下:(1)以不同肢长比和不同数量的加劲肋为变化参数,设计了11根肢长比不同的L形钢管混凝土组合柱,其中4根为不含加劲肋的不等肢组合柱,7根为加劲肋数量不同的不等肢组合柱,对比试验后试件的破坏形态及试验测量数据,可以得出:随着肢长比增加及设置加劲肋,试件的轴压承载力不断提高,但承载力的增幅有所下降;相对于等肢试件,肢长比增加提高了试件的刚度,但对其延性没有明显影响,设置加劲肋提高了试件的延性。(2)参考国内外学者对轴压作用下的矩形及普通L形截面组合柱的有限元建模方法,使用ABAQUS有限元软件对11根肢长比不同且含有不同数量加劲肋的L形钢管混凝土柱进行轴压模拟,并将模拟得出的不等肢L形组合柱的相关承载力曲线及破坏变形情况和试验结果对比,对比结果的良好吻合证明了建模方法的正确性。(3)采用被验证了的不等肢L形钢管混凝土组合柱的建模方法,对轴压过程中肢长比不同的11根L形截面钢管混凝土组合柱的工作机理进行了分析。结果表明:肢长比不同的L形截面组合柱中,钢材承担的荷载大于混凝土;随着肢长比增加,钢管对混凝土的约束作用减小,长肢钢管易发生局部屈曲;由于加劲肋的存在,管壁的纵向受力情况被设置的加劲肋改变,加劲肋附近位置钢管发生鼓曲的时间得到了延缓,并且加劲肋周围混凝土的约束作用得到了明显的增强,试件整体的承载力随之也得到了提升。(4)基于普通L形钢管混凝土组合柱的轴压承载力计算方法,通过修正钢管约束下的混凝土强度提高系数,引入肢长比对混凝土强度的影响系数κ建议了计算不等肢L形加肋钢管混凝土组合柱的轴压承载力公式,并验证了公式的适用性。
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