冷弯方钢管混凝土轴拉力学性能研究

以混凝土强度、截面宽厚比和是否填充混凝土为参数,进行了5个冷弯方钢管混凝土试件和1个冷弯方钢管试件的轴心受拉性能试验。使用ABAQUS软件对试件进行了有限元模拟,模拟的荷载-应变曲线与试验结果吻合较好。对混凝土的开裂点、钢管与混凝土的拉力分配、承载力的提高程度和工作机理等方面进行了研究。结果表明:随宽厚比的增大,试件的断裂应变呈减小的趋势;试件破坏位置集中在跨中和距加载端1/3试件高度处,断面呈水平方向或与中截面呈45°;在试件中截面测点的纵向应变为150με左右时,核心混凝土开裂,试件刚度出现折减;宽厚比在15~240的范围内,混凝土的填充对钢管的轴拉承载力提高幅度在3.03%~30.75%。基于参数分析拟合出了冷弯方钢管混凝土的轴拉承载力公式。

带肋冷弯薄壁方钢管混凝土柱滞回性能研究

对3根带肋冷弯薄壁方钢管混凝土柱进行滞回试验,主要参数为轴压比。试验结果表明:纵向加劲肋有效延缓了钢管壁局部屈曲的发生;其滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力;随着轴压比的增大,柱承载力略有增大,而延性、耗能能力则明显减小;当横向位移大于6倍的屈服位移时,大轴压比的刚度退化速度最快。建立了该类试件的有限元模型,对比可得有限元模拟结果与试验结果吻合较好。基于有限元模型对该类构件开展机理分析和参数分析。结果表明:在带肋冷弯薄壁方钢管的约束下,核心混凝土的强度得到了较大提高;钢管局部屈曲发生在峰值荷载后,局部屈曲只发生在纵向加劲肋和钢管角部间;材料强度、轴压比、钢管宽厚比和长细比等参数对该类构件的承载力有较大影响;混凝土强度、轴压比和长细比对荷载-位移骨架曲线形状有较大影响。基于参数分析建议了该类构件的简化滞回模型,简化计算结果和有限元计算结果吻合较好。