外包超高性能混凝土钢管混凝土叠合短柱轴压性能试验研究

为进一步提高普通钢管混凝土叠合柱(简称“OC-CFST柱”)的受压承载力和耐久性,提出一种采用超高性能混凝土外包钢管混凝土叠合柱(简称“UC-CFST柱”),并开展22根(包括9根UC-CFST、9根OC-CFST和4根CFST)短柱试件的轴压试验,研究外包材料强度和面积占比对叠合短柱轴压性能和破坏模式的影响;同时,采用ABAQUS建立UC-CFST短柱的有限元模型,并开展了具有实际结构尺寸的短柱轴压性能有限元参数分析。研究结果表明:OC-CFST短柱破坏时外包层混凝土大面积剥落,而UC-CFST短柱由于UHPC中钢纤维的桥联作用,破坏时UHPC外包层比较完整。相比OC-CFST短柱,UC-CFST短柱的轴压刚度和轴压承载力均有显著提高,且在外包UHPC达到峰值压应变时达到轴压承载力。叠合柱外径不变时,随着外包混凝土面积占比的增加,UC-CFST短柱的轴压承载力近似线性增加,而OC-CFST短柱呈现线性递减趋势。最后,分析了采用现行钢管混凝土叠合柱结构技术规程中的轴压承载力公式计算UC-CFST短柱时的适用性,并在该规范公式的基础上建议不考虑0.9的附加系数,提出了可用于准确计算UC-CFST短柱轴压承载力的计算方法。