圆钢管约束钢筋混凝土空心短柱轴压及偏压力学性能研究

摘要

钢管约束钢筋混凝土柱是在钢筋混凝土柱外设置钢管，钢管在柱上下两端开缝，使钢管不直接承担竖向荷载而主要对核心混凝土起约束作用的一种构件。钢管约束钢筋混凝土柱具有承载力高，延性及抗震性能好，抗火性能好等优点，已经开始应用于超高层、体育场和桥梁等大型工程结构中。桥梁结构中，桥墩对抗弯和抗倾覆要求高，截面尺寸较大，轴压比一般较小，因此桥墩常采用空心构件。目前，国内外对钢管约束钢筋混凝土进行了较充分的研究，但研究均集中于实心构件，对空心构件的研究尚未开展；本文将对圆钢管约束钢筋混凝土空心短柱进行研究，主要研究工作如下：　　①进行了12个长径比为2:1的轴压短柱试验研究，试验的主要参数为配筋形式（单层配筋、双层配筋）和钢管径厚比（D/t=167、200、250）。通过试验得到了轴压作用下钢管约束混凝土的破坏形式、荷载-位移曲线、荷载-钢管应变曲线、荷载-钢管应力曲线。对轴压短柱的破坏模式、承载力、延性和钢管应力的变化规律进行了分析。　　②进行了8个长径比为2:1的偏压短柱试验研究，试验参数为偏心距（50mm、100mm）、钢管径厚比（D/t=120、200）和配筋形式（单层配筋、双层配筋）。通过试验得到了试件的破坏形态、荷载-柱中挠度曲线、荷载-钢管应变曲线，分析了偏压短柱的破坏模式、承载力、侧向变形性能、钢管应力应变发展规律；探究了偏心距、钢管径厚比和配筋形式对短柱偏压力学性能的影响规律。　　③基于ABAQUS有限元软件建立了圆钢管约束钢筋混凝土轴压及偏压空心短柱的有限元模型。在有限元与试验拟合较好的前提下，使用有限元分析了径厚比、混凝土强度、钢材屈服强度对短柱轴压力学性能的影响；分析了偏心距对圆钢管约束钢筋混凝土偏压短柱承载力的影响及钢材强度、径厚比对试件N-M关系曲线的影响。　　本文创新点：提出了一种新型的钢管约束钢筋混凝土桥墩，对圆钢管约束钢筋混凝土空心短柱进行了较为全面的轴压及偏压性能试验研究，采用ABAQUS有限元软件对试验结果进行了校核并参数分析。

目录

1 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

2 圆钢管约束钢筋混凝土空心短柱轴压试验研究

2.1 引言

2.2 试验方案

2.3 试验结果及分析

2.4 小结

3 圆钢管约束钢筋混凝土空心短柱偏压试验研究

3.1 引言

3.2 试验方案

3.3 试验结果及分析

3.4 小结

4 圆钢管约束钢筋混凝土空心短柱性能有限元分析

4.1 引言

4.2 有限元模型的建立

4.3 试件承载能力分析

4.4 小结

5 主要结论与展望

5.1 全文总结

5.2 本文创新点

5.3 今后研究展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目

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