常用金屬管混凝土柱力學(xué)性能的試驗(yàn)和理論研究.pdf

1、鋼管混凝土是將混凝土填充到鋼管中而形成一種新的組合結(jié)構(gòu)，具有承載力高、塑性韌性好、施工方便等特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到我國的建筑工程中。鋼管混凝土具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也具有一定的缺點(diǎn)。隨著工程中高層建筑以及大跨度結(jié)構(gòu)的發(fā)展，普通鋼材難以滿足工程需求，并且鋼材易受腐蝕作用的影響，帶來了大量的后期維護(hù)工作，增加了財(cái)力和物力的損耗，所以我們有必要采用新型材料來代替普通鋼材，以彌補(bǔ)其缺點(diǎn)。
　　目前對(duì)普通鋼管混凝土的研究已經(jīng)非常深入，國內(nèi)外也

2、逐漸開始了常用金屬管混凝土的研究，但主要集中在常用金屬管混凝土短柱的力學(xué)性能的研究，局限在與普通鋼管混凝土的設(shè)計(jì)公式的比較，很少涉及有從理論上提出常用金屬管混凝土的設(shè)計(jì)公式，并且對(duì)常用金屬管混凝土長柱的研究也是寥寥無幾，制約了其應(yīng)用。針對(duì)上述狀況，本文的工作及成果如下：
　　1)首先對(duì)常用金屬管混凝土短柱進(jìn)行了軸壓試驗(yàn)，觀察其破壞模態(tài)，并進(jìn)行了試驗(yàn)結(jié)果分析。對(duì)常用金屬管混凝土中的鋼材和混凝土也進(jìn)行了材料性能測試的試驗(yàn)，得到了鋼管的

3、強(qiáng)度、彈性模量和泊松比及混凝土的抗壓強(qiáng)度。
　　2)利用 ABAQUS有限元軟件建立了常用金屬管混凝土的模型進(jìn)行模擬，模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比吻合良好，證明了模型的正確性和可行性，確定了常用金屬管混凝土在有限元建模中的本構(gòu)關(guān)系和正確的參數(shù)。
　　3)驗(yàn)證了普通鋼管混凝土設(shè)計(jì)公式對(duì)高強(qiáng)鋼管混凝土和不銹鋼管混凝土的適用性。在本課題組余敏博士的鋼管混凝土組合強(qiáng)度彈性階段的解析解基礎(chǔ)上，通過彈塑性理論推導(dǎo)得到了鋁合金管混凝土的組合強(qiáng)度

4、設(shè)計(jì)公式。并將公式與鐘善桐老師的承載力計(jì)算公式進(jìn)行了統(tǒng)一。并與試驗(yàn)結(jié)果和有限元結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了公式的正確性。在這部分工作的基礎(chǔ)上，分別給出了常用高強(qiáng)鋼管混凝土、不銹鋼管混凝土和鋁合金管混凝土的強(qiáng)度指標(biāo)表。
　　4)分析了常用金屬管混凝土長柱的力學(xué)性能，根據(jù)國外研究學(xué)者對(duì)高強(qiáng)鋼材初始缺陷的分析，推導(dǎo)了高強(qiáng)鋼管混凝土穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算公式。分析了不銹鋼的截面類型選擇了合適的初始缺陷系數(shù)。根據(jù)《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中鋁合金的初始缺陷系數(shù)