高温后方钢管型钢混凝土短柱轴向力学性能研究

为探究加热时间、钢管宽厚比和型钢含钢率等参数对火灾后方钢管型钢混凝土短柱力学性能的影响,对9根未经加热和12根加热不同时间后的短柱进行轴向静力荷载试验。通过分析荷载-轴向应变曲线,讨论了高温后试件的剩余承载力、延性及刚度退化的变化规律,最后提出了常温下方钢管型钢混凝土短柱极限承载力的计算公式。结果表明:所有试件均为鼓曲破坏,鼓曲处混凝土局部发生破碎,但其核心混凝土仍保持为一个整体。试件高温后的剩余承载力随加热时间先小幅增加后稳步下降;其下降幅度随着型钢含钢率的增加而减小,当含钢率接近9%时基本保持不变。延长加热时间可以提高试件的延性,试件加热130 min后延性系数约提高71%。增加内外含钢率比及加热时间能够减缓试件刚度退化的速率。基于提出公式所得的计算承载力与试验结果较为一致,可应用于工程实践。

内配型钢矩形钢管混凝土轴压短柱生命周期内的力学性能

为了研究内配型钢矩形钢管混凝土轴压短柱在生命周期内的受力机理,利用有限元软件ABAQUS建立该类短柱的计算模型,并与已有的相关试验结果进行对比。模型中将钢管初应力和长期荷载作为生命周期内的主要因素进行考虑,分析了内配型钢矩形钢管混凝土轴压短柱生命周期内的荷载-变形全过程曲线、跨中截面各部件纵向应力分布和钢材与混凝土之间的相互作用力;考察了初应力系数、长期荷载比和含钢率对构件承载力和变形的影响规律。结果表明:考虑钢管初应力和长期荷载作用的内配型钢矩形钢管混凝土轴压短柱极限承载力与一次加载情况下相比变化不明显,但极限承载力对应的纵向应变增长84.2%;在长期持荷阶段,核心混凝土发生卸载现象,其承担的荷载下降了30%左右,再加载阶段又继续承载;钢管与混凝土之间的接触应力在中截面处最大,沿构件长度方向逐渐向两端减小;随着钢管含钢率增大,构件极限承载力增大,变形减小,而型钢含钢率对构件变形影响较小;随着初应力系数和长期荷载比的增大,构件纵向变形增大。