钢管高强轻集料混凝土柱是以高强轻集料混凝土代替普通混凝土而形成的一种新型钢管混凝土组合结构构件。它集高强轻集料混凝土和钢管混凝土的优势于一体,具有轻质高强、塑性好和施工方便等优点,同时克服了轻集料混凝土弹性模量低、脆性破坏明显的力学缺陷。本文通过试验对钢管高强轻集料混凝土短柱在轴压作用下的各项力学性能和破坏特征进行了系统的研究,并对其在不同加载方式和端部约束作用下力学性能的差异进行了探讨。完成的主要研究内容如下: 1.综合考虑不同参数的变化,共进行了33根钢管高强轻集料混凝土短柱的轴压试验,测量了各试件在试验过程中各阶段的承载力、应变、纵向变形等。从试验结果可以看出:在钢管的约束下高强轻集料混凝土的强度和塑性性能得到了不同程度的改善,且构件的刚度有所提高,克服了结构用高强轻集料混凝土无法大范围推广使用的主要技术壁垒;紧箍系数ξ是影响钢管高强轻集料混凝土短柱力学性能的主要因素;同时提出了适用于钢管高强轻集料混凝土轴压短柱极限承载力计算的建议公式,该式的计算值与试验结果吻合良好。 2.观察并研究了钢管高强轻集料混凝土短柱在轴心压力作用下纵向力与纵向应变(变形)关系、试件横向变形、宏观变形特征、破坏机理及破坏模式;发现钢管高强轻集料混凝土的变形特点和破坏形态不仅受紧箍系数ξ这一综合参数的影响,而且核心轻集料混凝土的强度对其性能也有很大的影响;通过试验结果分析了钢管高强轻集料混凝土破坏模式由常见的腰鼓型向剪切型转化的原因和内在变化机理。 3.在三种不同的加载方式和端部约束的条件下,通过27根钢管轻集料混凝土短柱的轴压试验,研究分析了加载方式和端部约束条件对构件破坏形态和力学性能的影响,主要试验参数为不同轻集料混凝土强度等级和钢管截面尺寸。三种受荷方式为:(1)荷载作用在核心混凝土上;(2)荷载作用在整个截面上;(3)采用滚轴加载板将荷载作用在整个截面上。研究结果表明,加载方式对钢管轻集料混凝土短柱的轴压变形性能有较大影响,而对其极限承载力影响不大。无论何种加载方式,钢管轻集料混凝土短柱的纵向压缩变形能力都很强,纵向应变可达100000με,因而具有十分良好的延性,并具有较大的后期承载能力。