空心钢管混凝土构件试验与统一理论研究

摘要

本文以钢管混凝土统一理论为指导，对多种截面形式的空心钢管混凝土构件在不同荷载形式作用下的力学性能进行了理论分析和试验研究，主要包括空心钢管混凝土构件的承载力分析，空心钢管混凝土构件的轴压、弯曲和偏压试验，完善了统一理论，研究成果已收入编制中的国家标准化委员会空心钢管混凝土结构设计规程。具体完成了以下工作：
　　1．提出了适用于多种截面形式的空心钢管混凝土轴心受压、受剪和受弯的强度与刚度计算公式，分析了空心率以及含钢率和截面形式对构件强度的影响，并给出了空心钢管混凝土轴心受压构件的设计建议。基于试验结果，阐述了空心钢管混凝土构件在轴心受压情况下均属于脆性破坏，并根据对空心轴压构件可靠度的计算，给出了基于可靠度的空心钢管轴压构件的设计建议。
　　2．进行了43根各种截面空心钢管混凝土轴压短柱的试验，其中包含了不同截面形式、不同空心率与不同材料强度等各种情况，对不同空心率的空心钢管混凝土结构的工作性能进行了定性分析，证明了空心钢管混凝土工作性能的连续性；分析了空心钢管混凝土轴压构件的破坏机理，并对作者提出的空心钢管混凝土轴心受压强度计算公式进行了验证。
　　3．进行了11根空心钢管混凝土长柱的轴心受压试验，对不同空心率的空心钢管混凝土长柱的工作性能进行了定性分析。试验表明，空心率越大，相应的稳定承载力越小；长细比越大，稳定承载力越小，同时圆形截面试件的承载力要高于正方形截面试件。圆形截面试件的破坏形态与正方形截面试件也不同，圆形截面试件一般均在到达极限荷载后发生管壁的迅速屈曲，正方形截面的试件则在极限荷载之前就发生管壁的局部多波屈曲。提出了空心钢管混凝土轴压长柱稳定承载力公式，经与电力部行业规范（DL/T5030-1996）给出的空心钢管混凝土长柱稳定承载力计算公式对比，与试验结果吻合更好。
　　4．进行了19根不同截面形式的空心钢管混凝土构件的纯弯试验，分析了不同截面形式的空心钢管混凝土构件在纯弯荷载作用下的工作性能，包括纯弯段的抗弯极限承载力，分析纯弯构件的应力分布形式以确定其截面中和轴位置，分析了各项参数包括混凝土厚度、截面尺寸与截面形式等对构件抗弯性能的影响，并应用空心构件纯弯承载力计算公式对试验结果进行了验证，证明了公式的可行性。
　　5．进行了40根不同长细比、空心率、截面形式的空心钢管混凝土构件偏压试验，分析了偏压荷载作用下空心构件的力学性能与破坏模式，讨论了偏心距对试件的承载力和刚度的影响。

目录

空心钢管混凝土构件试验与统一理论研究

RESEARCH ON UNIFIED THEORY AND EXPERIMENT OF HOLLOW CONCRETE FILLED STEEL TUBE (H-CFST)

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及其目的与实际意义

1.2 国内外在该方向的研究现状及分析

1.3 钢管混凝土统一理论

1.4 空心钢管混凝土结构在实际工程中的应用

1.5 本课题的主要研究内容

第2章 空心钢管混凝土构件轴压与抗剪强度承载力

2.1 引言

2.2 空心钢管混凝土轴压构件的强度承载力

2.3 空心钢管混凝土抗剪承载力

2.4 空心钢管混凝土轴心受压试验

2.5 材性试验

2.6 空心钢管混凝土试件的制作

2.7 试验方法

2.8 试验现象

2.9 试件破坏机理的分析

2.10 试验结果分析

2.11 空心钢管混凝土轴心受压构件的可靠度分析

2.12 本章小结

第3章 空心钢管混凝土轴心受压长柱稳定承载力

3.1 概述

3.2 试件的设计和制作

3.3 加载装置和加载方法

3.4 试验结果与分析

3.5 各种参数对空心钢管混凝土轴压长柱工作性能影响分析

3.6 空心钢管混凝土轴压稳定承载力

3.7 本章小结

第4章 空心钢管混凝土构件纯弯承载力

4.1 概述

4.2 空心钢管混凝土纯弯试验

4.3 试验结果分析

4.4 空心钢管混凝土受弯构件的承载力

4.5 本章小结

第5章 空心钢管混凝土压弯构件承载力

5.1 概述

5.2 试验研究

5.3 试验结果与分析

5.4 试验结果对空心构件偏压稳定承载力计算公式的验证

5.5 本章小结

结论

参考文献

附录

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致谢

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