圆钢管混凝土纯弯构件的承载力研究
圆中空夹层钢管混凝土抗弯承载力
混凝土材料采用 SOLID 65 单元模拟，混凝土材料 的弹性模理取为 3 × 104 MPa，泊松比取 0. 2，标准抗压
［基金项目］ 新疆维吾尔自治区高等学校科研计划重点项目资助（ XJEDU2010110） ； 新疆大学“天山学者”讲座教授科研项目资助
张 栋等： 圆中空夹层钢管混凝土抗弯承载力分析
35
仍然相 当 稳 定，承 载 力 没 有 出 现 下 降 的 趋 势 ，并 且 变 形还可以继续增加，表明这种结构形式具有很好的变 形能力和延性，这是因为钢管和混凝土的相互约束作 用，改 善 了 构 件 的 力 学 性 能，除 空 心 钢 管 构 件 因 为 没 有混凝 土 的 支 撑，承 载 力 略 有 降 低 外，其 它 构 件 的 抗 弯承载力仍表现出很好的后期承载能力。
ζ
114 × 3
—
0. 00 1. 34 86
l / mm 1500 1500
Scc2
114 × 3
42 × 3 0. 39 2. 14 1500
Scc3
114 × 3
54 × 3 0. 50 2. 61 1500
Scc4
114 × 3
58 × 3 0. 54 2. 82 1500
文中拟以空心率为变量，对 9 个圆中空夹层钢管 混凝土试件进行抗 弯 承 载 力 有 限 元 分 析，其 中 包 括 一 个实心圆钢管混凝土模型和一个空心钢管模型，模型 内、外管尺寸及钢管的壁厚等模型尺寸如表 1 所示。 2 有限元计算模型的建立
（ 1） 材料的单元类型选择及本构关系。钢管材 料选用 SOLID 45 单元模拟。钢材为理想弹塑性模型， 在屈服点之前的性质 接 近 理 想 的 弹 性 体，屈 服 点 之 后
圆钢管混凝土结构受力性能与设计方法研究共3篇
圆钢管混凝土结构受力性能与设计方法研究共3篇圆钢管混凝土结构受力性能与设计方法研究1随着工程技术的不断发展和完善，圆钢管混凝土结构在工程建设领域中越来越受到重视。
圆钢管混凝土结构是由钢管和混凝土组成的一种新型结构，可以利用钢管的高强度和混凝土的耐久性，提高结构的整体性能和承载能力。
在该结构中，钢管起着主体支撑的作用，混凝土则充当保护和稳定作用的角色，两者相互协调从而形成一种更加优秀的结构体系。
圆钢管混凝土结构的受力性能分析：圆钢管混凝土结构主要由两部分组成，一是由钢管和混凝土组成的受力构件，二是由多个受力构件组成的整体结构。
钢管和混凝土之间的结合方式有口筋、粘贴剂和预应力等，不同的结合方式会对结构体系的受力性能产生不同的影响。
1、钢管的受力分析作为圆钢管混凝土结构的主体支撑，钢管的受力性能至关重要。
钢管受力主要有轴向受压、轴向受拉、弯曲和剪切等四种形式。
在实际工程中，为了保证结构的整体性能，常常采用预应力的方式对钢管进行增强加固，从而提高结构的承载能力和抗震性能。
2、混凝土的受力分析混凝土作为圆钢管混凝土结构的保护和稳定角色，其受力主要有压、拉和剪切三种形式。
在圆钢管混凝土结构中，混凝土一般采用高强度混凝土或高性能混凝土，以提高结构的耐久性和抗裂性。
此外，混凝土与钢管之间的结合方式也会影响结构的受力性能。
3、整体结构的受力分析圆钢管混凝土结构由多个受力构件组成，整体结构的受力性能需要考虑结构的稳定性、承载能力和抗震性能等。
对于地震区域的结构，还需要进行地震反应分析，以保证结构在地震作用下的安全性。
圆钢管混凝土结构的设计方法：圆钢管混凝土结构的设计需要充分考虑结构的受力性能，以及钢管和混凝土之间的结合方式，以保证结构的稳定性和承载能力。
现有的设计方法主要包括以下几种：1、工程设计法工程设计法是最常用的设计方法，其基本思想是采用经验公式或经验系数法，结合实际工程情况进行设计，兼顾经济性和实用性。
在圆钢管混凝土结构的设计中，工程设计法可以根据钢管和混凝土的强度和材料特性，估算结构的承载能力和稳定性指标。
圆钢管混凝土纯弯构件的承载力研究
４ ０
Ｏ
试验 值 （ ． ） ｍ
图 ４ 文献 【 公 式 的 计 算值 与 试验 值 的 比较 ６ 】
参考文献：
… 李俊峰．浅谈钢管混凝土结构的应用与优缺点 包钢科技 ，０ ｌ２ （ ２０ ，７
３ ：２ ５ ） ９ ～９ ．
性
试验值 （Ｎ ｍ Ｋ．）
图 ３ ＤＢ１ — １ ２０ （０ ３ ￣ ＋ 值 与试 验 值 的 比较 Ｊ３ ５ — ０３ ２ ０ ） 算
３０
表 １ 圆钢 管混 凝 土 纯 弯构件 试 验 结果
２０
ｌ ０
注： Ｄ一钢 管外 径 ； ｔ 管 壁厚 ； ｔ 一钢 Ｄ／－径厚 比 ；一混凝 土强 度 ； Ｃ
４ ０
学指标 ， 是进行钢管混凝土框架柱受力分析的重要前提之一【 ｌ １ 。 在进行钢管混凝土构件受纯弯作用下荷载一 变形关系曲线 的全过 程 分 析 时 ， 了便 于计 算 ， 用 以下 基 本假 设 Ｉ 为 采 １ Ｉ 。 （） １钢管混 凝土受弯矩作用时 ， 截面 可分为受压 区和受 拉 区 。截 面受 压 区钢 材 的应 力 与 同应 变 的 钢管 混 凝 土轴 心 受 压 时 钢 材 的应 力 相 同 。 （ ） 件 在 变形 过 程 中始 终 保 持 为平 截 面 。 ２构 （ ） 和混凝 土 之 间无 相 对 滑移 。 ３钢 （） ４ 忽略 剪 力对 构 件 变形 的 影 响 。 （ ） 件 两 端 为铰 接 ， 件挠 曲线 为正 弦 半波 曲线 。海 ， 扬有福 现代钢管混凝土结构技 术 北京： 中国建筑工业 出
１ ０ ２ ０ ３０ ４ ０
０
版 社 ．０４ ２０
钢管混凝土柱承载力计算
9200 19000
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700 0
400 0
16 0
30 0
3044725333 0
206000 206000 Σ EI/L
6.82E+10 0.00E+00 2.07E+11
钢管混凝土柱线刚度(EaIa+EcIc)/L 位置 本层 上层 下层 K1= K2= 查表得μ = Lo=μ L= k= Le=kLo= Le/d= φ l= Nu=φ lφ eNo= N/Nu= Yre*N/Nu= 跨度L(mm) 4100 4100 4100 0.32 0.32 1.88 7708.00 0.85 6572.91 8.22 0.76 37245.55 19813.91 0.92 0.78 抗震调整系数0.85 kN kN mm > 4 mm 钢管Ia(mm4) 3729573135 3729573135 3729573135 混凝土Ic(mm4) 16376619848 16376619848 16376619848 钢管Ea(N/mm2) 206000 206000 206000 混凝土Ec(N/mm2) 34500 34500 34500 线刚度(N·mm) 3.25E+11 3.25E+11 3.25E+11
No=fcAc(1+√θ +θ )=
圆钢管混凝土单肢柱承载力计算(0.83)
设计弯矩(kN·M) 偏心距eo= fc(N/mm2) 位置 本层 上层 下层 套箍指标θ = eo/rc= φ e= 柱上端横梁线刚度之和 跨度L(mm) 12000 15040 9200 19000 梁高H(mm) 700 900 700 0 梁宽B(mm) 400 450 400 0 腹板厚tw(mm) 16 18 16 0 翼缘厚t(mm) 30 32 30 0 惯性矩I(mm4) 3044725333 6303525984 3044725333 0 弹性模量E(N/mm2) 206000 206000 206000 206000 Σ EI/L 柱下端横梁线刚度之和 跨度L(mm) 12000 15040 梁高H(mm) 700 900 梁宽B(mm) 400 450 腹板厚tw(mm) 16 18 翼缘厚t(mm) 30 32 惯性矩I(mm4) 3044725333 6303525984 弹性模量E(N/mm2) 206000 206000 线刚度(N·mm) 5.23E+10 8.63E+10 线刚度(N·mm) 5.23E+10 8.63E+10 6.82E+10 0.00E+00 2.07E+11 1637.8 89.53 23.1 钢管外径(mm) 800 800 800 1.38 0.24 0.70 ≤ 1.55 设计轴力(kN) mm fa(N/mm2) 钢管壁厚(mm) 20 20 20 295 钢管面积(mm2) 49008.85 49008.85 49008.85 混凝土面积(mm2) 453645.98 453645.98 453645.98 18292.3
RC 梁-圆钢管混凝土柱节点环梁承载力设计方法
191附录G RC 梁－圆钢管混凝土柱节点环梁承载力设计方法G.1 节点环梁受拉环筋和箍筋的计算G.1.1 当环梁（图G.1.1）上部环向钢筋的直径相同、水平间距相等时，环梁受拉环筋面积及箍筋单肢面积按下式计算：1 不考虑楼板的有利作用212sin 7sin θλθ≥(G.1.1-1)ksh dp yh r 22202r51.4{sin sin [sin()sin ]}7M A R rf l l αθλθλθαθ≥-+++- (G.1.1-2)2 考虑楼板的有利作用12212sin 7sin βθλβθ≥(G.1.1-3)ksh dp yh r 22202213r51.4{sin sin [sin()sin ]}7M A R rf l l λαθθλθαθβββ≥-+++- (G.1.1-4)在负弯矩作用下，β1取0.5， β2取0.65， β3取0.6；正弯矩作用下取β1=β2=β3=1.0。
3 环梁箍筋单肢面积sv yh sh H v yv 0.7/()A f A f λγα= (G.1.1-5)式中：λ ——剪环比，为环梁箍筋名义拉力与环梁受拉环筋名义拉力的比值， v h /F F λ=，可取0.35～0.7，不考虑楼板的作用时取较高值，考虑楼板的作用时取较低值；F h ——受拉环筋的名义拉力，h yh sh 0.7F f A =； f yh ——环向钢筋抗拉强度设计值； A sh ——环向钢筋的截面面积；F v ——环梁箍筋的名义拉力，v v sv yv H F A f αγ=； f yv ——箍筋抗拉强度设计值；H γ ——箍筋间夹角（弧度），H h /(/2)S r b γ=+；S ——环梁中线处箍筋间距； A sv ——环梁箍筋单肢面积；αv ——闭合箍筋计算系数，按表G.1.1取值； M k ——由实配钢筋计算得出的框架梁梁端截面弯矩； αdp ——修正系数，取αdp =1.3；l r ——环梁受拉环筋合力作用点到受压区合力点的力臂，取l r =min{0.87h r0，h r -50mm}；192h r ——环梁截面高度。
钢管混凝土抗弯承载力简化算法
…
１２ 国内规程 ． １２ １ 规程 Ｄ Ｊ３—５ ．． Ｂ１ １—２０ （０３ ０３２０ ） 规程 Ｄ Ｊ３— １ ０３２０ ） Ｂ１ ５ —２０ （０３ 采用 以下相关方程计算圆钢管混凝土压弯构件的承载力 ；
１ Ｎ
＋
号‘ ＿ （ Ｎ≥ ） （ ｌ Ｎｏ２ ） ／
ｌ
令 卢＝而 Ｊ １ ｘ
ｌ仙 ｌ ＝
则 ｌ Ｄ ｌ ・７ｆ×ｒ ＿１１４ Ｃ ｌ 。
ｌＢＣ ｌ ｒ ｉ ｌ ￣ ＝ ０ １ ４ ＝ ｓ ０ ｎ ．７ ｒ
ｌ Ｅ ｌ ｒ—ｌ Ｃ ｌ Ｄ ｌ （ ．２ ＝ Ｄ —ｌ ＝ ０ ８６一１ １４ ）×ｒ Ｂ Ｃ ．７ｆ １
Ｖｏ ．２ ． Ｉ ８Ｎ ２ ｏ
，
Ｊｎ ｕ ｏ．２ ０ ０６
钢管混凝 土抗弯承载 力简化算 法
赵宏勋 郭红飞２ ，
（． １衡阳市建筑设计研 究院， 湖南 衡阳 ４１ １２西南交通大学 ， ２０ ；． ０ 四川 成都 ６０３） １ １ ０
摘 要： 在通过对大量试验资料分析的基础上， 提出了钢管混凝土受弯构件极限承载能力的基本计算公式， 并用数值
管混凝土在建筑结构中应用非常广泛 ， 建造 了大量的建筑物 、 构筑物和桥梁等工程。国内外学者在钢管混 凝土方面进行了大量的研究 ， 根据试验结果各 自给出了计算公式 ， 这些为工程设计提供了重要依据 。 钢管混凝土以其抗压强度高而最适合于受压构件 ， 在受弯构件中采用钢管混凝土也显著提高 了构件 的抗弯强度和刚度。但是 ， 对钢管混凝土的抗弯强度及其计算方法过去国内外研究资料不是很多。由于 受弯是压弯的特例， 研究钢管混凝土的抗弯强度 ， 将有助于深入认识压弯构件的工作机理 ， 以， 所 研究受弯 构件的承载能力计算方法是很有必要的。下面就对钢管混凝土受弯承载能力的计算方法加以探讨 。
圆钢管混凝土柱轴压承载力计算探讨
力高 、 弯性能 好 、 工 方便 等 优 点 ， 实 际 工 程 上 抗 施 在 得 到广泛 的应 用 ． 目前 为止 ， 到 国内外学 者对 钢管 混
凝 土柱 的轴压稳 定 承 载 能力 已 经做 过 一 些 研究 ， 并 给 出 了相 应 的计 算 公 式 ． 鉴 于 钢 管混 凝 土构 件 本 但 构关 系 的复杂性 ， 找 既有 一 定 精 度 又便 于 工 程应 寻 用 的轴压 稳定 承载 力 计 算公 式 ， 然受 到工 程 界 的 依
对 于 长柱 在 弹性 阶段稳 定 承 载 力 ， 可采 用 欧拉 公式（ 如公 式（ ） 列） １所 进行 计算 ． 于非 弹性 阶段 的 对
受力 时有 一定 的提 高 ． 了简化计 算 ， 为 本文 引入 混凝 土强度 提 高 系数 后来 考 虑 钢 管 使 混 凝 土强 度 的 提
高． 通过 对 ２０组 圆钢 管 混 凝 土 轴 压 短 柱 （ 管 混 ２ 钢 凝 土实验 数据 库 ｈ ｐ ／ ｗ ｂ ｕ ｏｌ ｅ ｃ ．ｋ ａｅｓ／ ｔ ：／ ｅ ．ｋｎｉ ．ｏ ｕ／ ｓｃ２ ） ｔ ｎ
２ 轴 压 短 柱 强 度 承 载 力
１ 轴 压 构 件 极 限承 载 力 研 究 现 状
对 于长径 比较 小 的钢 管 混凝 土短 柱 － （ ／ ＜ ３ ＬＤ Ｊ
钢 管混凝 土构 件轴 心受 压时 的极 限承载 力求解
的方法 大致 有 以下 三种 ：
４， ） 其破 坏时 核心混 凝 土被压碎 ， 时钢 管 已达 到 此 屈服 ， 因此 其极 Ｊ Ｒ载力 可 由核 心混 凝 土 与 钢 管 两
承载 力 ， 献 ［ ］ 修 正 的 Ｅｌ 公 式确 定， 文 １用 ｕｒ ｅ 即将
局部锈蚀圆钢管混凝土短柱轴压承载力试验研究
第 55 卷第 1 期2024 年 1 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.55 No.1Jan. 2024局部锈蚀圆钢管混凝土短柱轴压承载力试验研究陈梦成1, 2，罗苏昌1，黄宏1, 2，方苇1, 2，许开成1, 2，钱文磊1(1. 华东交通大学 省部共建轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室，江西 南昌，330013；2. 华东交通大学 土木工程建筑学院，江西 南昌，330013)摘要：钢管混凝土(CFST)在服役环境中被腐蚀，导致其钢结构承载力降低，严重威胁到结构的服役性能和使用寿命。
首先，采用机加工车铣方法制作模拟局部锈蚀的人工缺陷，然后以钢管外表面局部环向贯通锈蚀位置、锈蚀钢管体积损失率、锈蚀外表面面积损失率(简称锈蚀面积损失率，下同)为试验参数，对45根局部锈蚀圆CFST 短柱试件进行轴压承载力试验；其次，分析锈蚀位置、锈蚀钢管体积损失率、面积损失率和壁厚损失率对锈蚀试件承载力、刚度和延性的影响，揭示锈蚀CFST 试件破坏机理和承载力退化机制；最后，针对局部锈蚀圆CFST 短柱构件轴压承载力提出一个简化实用计算公式。
研究结果表明：各试件具有类似的破坏特征，主要呈明显的腰鼓状破坏，且发生在锈蚀区；随着锈蚀钢管体积损失率增大，锈蚀CFST 柱的承载力、刚度和延性均出现不同程度的降低；在锈蚀钢管体积损失率和面积损失率相同的情况下，就局部锈蚀位置影响而言，中部影响最大；就锈蚀程度表征参数影响而言，锈蚀钢管体积损失率影响最大，面积损失率次之，壁厚损失率最小；本文提出的简化实用公式可为圆钢管混凝土构件全寿命设计提供参考依据。
关键词：圆钢管混凝土短柱；局部锈蚀；轴压承载力；退化机制中图分类号：TU938.9 文献标志码：A 文章编号：1672-7207（2024）01-0317-13Experimental studies on axial compressive bearing capacity ofcircular CFST stub columns with localized corrosionCHEN Mengcheng 1, 2, LUO Suchang 1, HUANG Hong 1, 2, FANG Wei 1, 2, XU Kaicheng 1, 2, QIAN Wenlei 1(1. State Key Laboratory of Service-Performance Monitoring and Protecting for Rail Transit Infrastructures, EastChina Jiaotong University, Nanchang 330013, China;2. School of Civil Engineering and Architecture, East China Jiaotong University, Nanchang 330013, China)Abstract: During the service period, the load bearing capacity of concrete filled steel tubular(CFST) structures decreases over time under corrosive environment, seriously threatening the service performance and service life of the structures. Firstly, a turn milling machining method was used to manufacture an artificial defect to simulate a收稿日期： 2023 −02 −25； 修回日期： 2023 −04 −25基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(52278180，51878275) (Projects(52278180, 51878275) supported by theNational Natural Science Foundation of China)通信作者：陈梦成，博士，教授，从事钢混组合结构设计理论及其耐久性和安全性等研究；E-mail ：****************.cnDOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.01.026引用格式： 陈梦成, 罗苏昌, 黄宏, 等. 局部锈蚀圆钢管混凝土短柱轴压承载力试验研究[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2024, 55(1): 317−329.Citation: CHEN Mengcheng, LUO Suchang, HUANG Hong, et al. Experimental studies on axial compressive bearing capacity of circular CFST stub columns with localized corrosion[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2024, 55(1): 317−329.第 55 卷中南大学学报(自然科学版)localized through-circumferential corrosion on the outer surface of steel tube. After this, axial compression load bearing capacity experiments were conducted on 45 circular CFST stub columns with localized through-circumferential corrosion by varying the corrosion position, volume loss ratio and external surface area loss ratio (area loss ratio for short, similarly hereinafter) of corroded steel tube. Secondly, the effects of localized corrosion position, volume loss ratio, area loss ratio and wall-thickness loss ratio on the axial load bearing capacity, stiffness and ductility of locally corroded CFST stub column were discussed, and the failure and load bearing capacity degradation mechanisms of the corroded specimens were revealed. Finally, a simplified practical calculation formula was established for the axial bearing capacity of CFST stub columns with localized corrosion. The results show that the corroded specimens have similar responses. Obvious outward bulging failure is predominated and occurs in the corrosion region. With increasing corrosion volume loss ratio, the bearing capacity, stiffness and ductility of the specimen with localized corrosion decrease at different level. Given the same corrosion volume loss ratio and area loss ratio, as for the impact of localized corrosion position, the largest impact appears in the specimen with localized through-circumferential corrosion at its mid-part; as for the effect of corrosion level indexes, the largest impact is that of volume loss ratio, followed by that of area loss ratio, and the minimum impactis that of wall-thickness loss ratio. The proposed prediction model can provide a reference framework for the life-cycle design of CFST columns.Key words: circular CFST stub columns; localized corrosion; axial compression load bearing capacity; degradation mechanism钢管混凝土结构具有承载能力高、塑性和韧性好、施工方便、经济效益高等优点，多用于高层建筑、大跨度桥梁、海洋平台、锅炉塔架、电视台等土木工程结构中[1−4]。
钢管混凝土构件极限承载力分析
，
（ ．Ｓｈｏ ｏ ｉ ｌ ｎｉｅｒ ｇ＆ Ａｃｉ ｃｕｅ Ｃ ｏｇ ｉｇ ｉ ｔｎ ｕ ｅ ｉ ，ｈｎ ｑ ｇ ０ ０ ４ Ｃ ｉａ １ ｃｏｌ ｆ ｖ ｇｎｅ ｎ Ｃ ｉＥ ｉ ｒｈｔ ｔｒ， ｈｎｑｎ ａ ｏｇＵ ｖｍ ｔ Ｃ ｏ ｇｉ ０ ７ ， ｈｎ ； ｅ Ｊｏ ｉ ｙ ｎ４
中图分类号 ：Ｕ ２ Ｔ ５８ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ １ ８—１３ （０７）２—０ ３ ０ ０ ９３２０ ０ ０ ７— ３
Ａｎａ ｙ ｉ ｎ ｕ ｔｍ ａ ｅ ｂｅ ｒ ｎ ａ ａ ｉｙ ｏ ｏ ｃ ｅ ｅ ｆｌ ｄ ｓｅ ｌｔ ｂ ｌ ｓｓ ｏ ｌｉ ｔ ａ ｉ ｇ ｃ ｐ ｃｔ ｆｃ ｎ ｒ ｔ － ｌ ｔ ｅ ｕ ｅ ｉ ｅ
ｕｔ ｔ ｅ ｒ ｇｃｐ ｃｔ ｏｍｕａｔ ａ ａ ｅ ｓｉ ｂｅｆｒｂ ｔ ｅ ｅａ ｏ ｃｅｅ ａ ｄ ｈｇ ・￣ ｎ ｔ ｏ ｃ ｔ・ ｌ ｔ ｌｔｂ ｍｂ ｒｉ ｌｍａｅｂ ａｉ ａ ａｉ ｆｒ ｌ ｔＣ ｂ ｕｔ ｌ ｏ ｏ ｇ ｎ ｒｌｃ ｎ ｒｔ ｈ・ ｅ ｇｈ ｃｎ ｒ ｅｆ ｅ ｓｅ ｕ ｍｅ ｅ ｓ ｉ ｎ ｙ ｈ ｎ ａ ｈ ｎ ｉ ｓ ｅ ・ ｄ ｉ ｅ
如果外包钢管含量过大即钢管在克服核心混凝土横向膨胀的情况下还有富余则利用12式计算钢管混凝土构件的承载力时将过高估计了其承载力因为核心混凝土在达到极限状态时钢管的纵向应力并未达到零钢管的性能并未充分发挥因而过高估计了其环箍效应
维普资讯
第３卷 ３
第２ 期
四川建筑科学研究
２ Ｄ ｐｒ ｅｔ ｆ ｉｌ ｎ ｎｅ ｎ ， ａｔｕＳｅｌ Ｉ ｎＩｓｔ ｅ Ｂ ｏ ｕ０４ １ Ｃ ｎ ） ． ｅａｔ ｎ ｖ ｇ ｅｒ ｇＢ ｏｏ ｔｅ ＆ ｒ ｎｔｕ ， ａｔ １００，ｈ ａ ｍ ｏ Ｃｉ Ｅ ｉ ｉ ｏ ｉｔ ｏ ｉ
设置传力构件的圆形钢管混凝土柱受力性能研究---可复制黏贴优秀毕业论文
国内图书分类号：TU392.3学校代码：10213 国际图书分类号：624 密级：公开工学硕士学位论文设置传力构件的圆形钢管混凝土柱受力性能研究硕士研究生：马亮导师：傅学怡教授申请学位：工学硕士学科：土木工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2012年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified Index: TU392.3U.D.C: 624Dissertation for the Master Degree in EngineeringRESEARCH ON CONCRETE-FILLED CIRCULAR STEEL TUBE COLUMN WITH FORCETRANSMISSION MEMBERSCandidate：Ma LiangSupervisor：Prof.Fu XueyiAcademic Degree Applied for：Master of Engineering Speciality：Civil EngineeringAffiliation：Shenzhen Graduate SchoolDate of Defence：June, 2012Degree-Conferring-Institution：Harbin Institute of Technology摘要随着建筑技术的快速发展，高层建筑和超高层建筑已经成为现代建筑发展的必然趋势，由于核心混凝土受到钢管的紧箍作用，钢管混凝土具有抗压承载力大，延性好等优点，因此在高层和超高层建筑中已经取得了较为广泛的应用，但实际工程中钢管混凝土两种材料的共同工作问题难以得到保证，结构可能因此存在着安全性问题。
目前为止，国内外实际应用的钢管混凝土柱在受到外荷载时，荷载都首先作用于钢管壁，然后再通过核心混凝土与钢管壁之间的粘结摩擦作用传递给核心混凝土，已有的钢管混凝土柱轴压试验表明，当荷载直接作用在外钢管上时，钢管与核心混凝土共同工作的能力并得不到保证。
圆钢管(高强)混凝土压弯构件承载力计算方法探
ＬＦ Ｒ Ｄ规程为美国钢结构协会所制定，是考虑构件的整体稳定，将混凝土的作用折算到钢 材中， 得到钢材名义抗压强度Ｆ， ，再由Ｆ 计算圆钢管混凝土轴压构件的 ， 承载力：
Ｎ Ｒ凡凡
（ Ｅ ４（ ９） ２ Ｃ １ ４ 规程， ） ９ ０ ７ ７ Ｅ ４（９４ 规程按下式计算纯弯构件承载力： ） Ｃ １ ９
、 ．＂ ＇ ＇ ，２。 ２＇ Ｉ 一 ／（一ｔｓ＇ 一０１ ｓ＇ ９ ｆＤ ｉＢ（ ） ）ｉＢ ， ｎ － ［ （ ｎ
儿 式 ， 和Ｂ取 于 面 和 距 压 边 的 离 ，Ｐ ０４ 中 Ｂ ＇决 截 中 轴 受 区 缘 距 ｕ ＝ ． ０１ ．五 ９
式， 其研究 进行较多。 韩林海ｔ Ｒｂｒ＂ 王来永ｔ 汤关柞ｔ、 ＂ ｏｅｔ 、 ＇ ， ＇ ｅ １ 、 Ｗ 钟善桐等ｎｔ， ｋｔ ｎ ｌＴｙｂ１ ｕ ｐ － 蔡绍怀「， ｓｉ１ ＇ Ｍｔｕｔ进行了大规模钢管普通混凝土偏压构件的试验研究：ＭＯ ｈａ６ｎ ０ ａ ｌ １ Ｄ＇ ｅｔ［， Ｓ ＇ １ １ ：
武ｃ， ｏｔ， 锋Ｉ等进行了 ｍ Ｐｉｎ１ 谭克 Ｍ ｒ ＂ 混凝土 强度 （ 准立 试块抗 标 方体 压强度） ６Ｍａ１ Ｍａ 在 ９ －１ ｐ Ｐ ６
４６ ４
范围的钢管高强混凝土轴压试 验研究， 这些试验研究推动了钢管高强混凝土的应用。 纯弯的试 验研究难 度较大， 试验量相对较少。目 前仅收 集到四 位研究者的 验数据， 试 潘友光ｔ ａ ｌ １ 和蔡绍 怀 Ｉ进行了钢管普通混凝土的纯弯试验研究；Ｐｉ ｌ和 Ｙｓｏ ｌ ａ ２ ］ ｒｏ ＂ ａｕ＂进行了混凝土强度为 ｎ＇ ７． Ｍａ９．８ｐ ０１ ｐ－１ Ｍａ的钢管高 ２ ８ 强混凝土的 纯弯试 验研究． 压弯 （ 偏压） 构件是最常见的 构件形
钢管初应力对圆形钢管混凝土拱承载力影响及试验方案研究的开题报告
钢管初应力对圆形钢管混凝土拱承载力影响及试验方案研
究的开题报告
一、研究问题及意义
圆形钢管混凝土拱是一种广泛应用于工程中的结构形式，其优点包括高强度、刚度和稳定性。
然而，这种结构形式中钢管初应力的作用对其承载力的影响尚未得到充
分研究。
因此，本研究将探究钢管初应力对圆形钢管混凝土拱承载力的影响以及试验方案，旨在为该结构形式的设计和施工提供理论和技术支持。
二、研究内容和方法
本研究的主要内容包括以下两个方面：
1.钢管初应力对圆形钢管混凝土拱承载力的影响
研究将对圆形钢管混凝土拱的受力状态进行分析和计算，在此基础上探究钢管初应力对其承载力的影响。
2.试验方案的研究
针对上述研究内容，将设计相应试验方案，利用试验验证理论分析结果，从而得到更为准确的结论。
本研究将采用理论分析和试验研究相结合的方法，在研究过程中将运用多种现代化的试验设备和技术手段，如数字化测量系统和计算机模拟等。
三、研究进展和计划
目前，本研究正在进行初步的文献调研和技术准备工作，将在接下来的时间里进一步深入研究和实验研究。
具体的研究计划如下：
1.论文框架的设计和撰写
2.文献调研和资料整理
3.理论分析和计算的开展
4.试验方案设计和试验实施
5.数据处理和结果分析
6.撰写论文并进行论文答辩预计本研究将在两年内完成。
圆截面钢管混凝土受弯构件试验研究
Ｅｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｌｓｕｄ ｎ ｃ ｎ ｒ ｔ ｌ ｄ ｃ ｒ ｕ ａ ｔ ｅ ｕ ｕ ａ ｅ ｕｒ ｌ ｐ ｒ ｍ ｎ ａ ｔ ｙ ｏ ｏ ｃ ｅ ｅ ｆ ｌ ｉ ｃ ｌ ｒ ｓｅ ｌｔ ｂ ｌ ｒ ｆ ｘ ａ ｉ ｅ ｌ
ｍ ｅｍ ｂｅｒｓ
Ｗ＿Ｎ ｉｇｉＤ Ｎ ｈｆｎ ， Ａ ｉ ｚｉ Ａ Ｇ Ｑｎｌ， Ｏ Ｇ Ｚ ｉ ｇＧ Ｏ Ｊ ｎｈ ｅ ａ
摘 要 ： 过 ４个 圆截面钢管混凝土受弯构 件的试验研究 ， 通 对其 基本静力 性能进行 分析 。结果 表明 ， 在本 文试验参 数范围 内，
பைடு நூலகம்
圆截面钢管混凝土受 弯构 件的荷载一跨 中挠度 曲线 可以划分为 以下 ３个 阶段 ： 弹性 阶段 、 塑性 阶段和增强阶段 ； 弹 所有试 件均
在跨中挠度达到 大约 １２０跨度时结束 弹性阶段 。环 向应变沿截 面圆周分布不 均匀 ： 向受拉最 大点环 向压应 变最大 ， ／０ 纵 纵向 受压最大点环 向拉应变 最大。从加 载之初直到大约 ０ ７倍极 限承载 力 ， 向应变沿 截面高度分布基本符合平截 面假 定。试 件 ． 纵
ｄ ｔｂｔ ｕ ｉ ｒｌ：ｃ ｃｍｆ ｅｔ ｏ ｐ ｓｉ ｔ ｉ ｉ ｔｅｂｇｅｔａ ｔｅｐ ｉｔｔａ ｌ ｇｕ ｎ ｅｓ ｎ ｓ ａ ｓｔ ｉ ｅｔ ｉｒ ｕｅ ｎ ｏｍ ｙ ｉ ｕ ｅ ｎｉ ｃｍ ｒ ｓ ｎ ｓ ａ ｓ ｈ ｉ ｓ ｔｈ ｏｎ ｈ ｔ ｏ ｉ ｄ ａ ｔｎｉ ｔ ｎ ｉ ｈ ｂｇ ｓ， ｓｉ ｆ ｒ ｒ ａ ｌ ｅ ｏ ｒｎ ｇ ｎ ｔｉ ｌ ｏ ｒ ｉ ｅ ｃ ｃｍｆｒ ｔ ｎｉ ｔ ｉ ｉ ｔｅｂｇｅｔ ｔｈ ｉ ａ ｌ ｇ ｕ ｎ ｏ ｐｅｓ ｎｔ ｓ ｎｓ ａ ｓ ｅｂ ｇｓ．Ｌ ｎ ｔｄｎ ｔ ｎ ｉ ｕ ｅ ｎｉ ｔ ｓ ｎｓａ ｓ ｈ ｉ ｓ ａ ｔｅｐ ｎ ｔ ｔ ｏｉ ｄ ａ ｃｍ ｒ ｉ ｎｉ ｔ ｎｉ ｔ ｉ ｅｔ ｏｇ ｕ ａ ｓ ａ ｒ ｅ ａ ｅ ｏ ｒｎ ｌ ｇ ｏ ｔ ｈ ｎ ｔｉ ｌ ｓｏ ｅ ｏ ｒ ｉ ｈ ｇ ｉ ｉｌ ｒ ｉ
圆钢管混凝土压弯构件可靠度分析
长 细 比和 相 对 偏 心 率 进 行 进 一 步 细 致 的 区段 划 分 ， 由此 确 定
［ 收稿 日期 ］０９— ９—１ ２０ ０ ８ ［ 作者简介 ］ 陈静（ ９ ３一） 在 读硕 士 生， 究 方 向： １８ ， 研 新
型材料与结构设 计关键 力学技 术。
１４ ４
四川建筑
第３ ０卷 ４期
２ １ ．８ ０ ０ ０
表 ２ 压弯构 件承载 力口计算值 （ 为常数 ） ｅ
圆钢 管 混 凝 土压 弯构 件 可 靠度 分 析
陈 静， 陈梦成 ， 蔡小萍
（ 华东 交通 大学 土木建 筑学 院 ， 西南 昌 ３ ０ １ ） 江 ３０３
【 摘
一
要】 以 圆钢管混凝土压弯构件 为研 究时象， 应用可靠度最优 化方法 ， 了荷载偏心距为常量时 分析
的可靠性 ， 将偏 心距视 为基本 随机 变量 ， 同时又考虑 了轴向 力和 弯矩相 关性的影 响情况 下的可 靠性 ， 得到 了
７
２ ２ 偏心距为随机变量时的可靠度 分析 ． 在到达承载力极限状态时 ， 截面承受的轴力 与弯矩具有 相关性 。本文考虑偏心距 ｅ的不 定性 ， 即把 ｅ当作一个 基本 的随机变量 ， 并考虑 肘、 的相关性对 钢管混 凝土压弯构 件 Ⅳ 的可靠性指标 的影响和假定 ｅ 服从正态分布。 如果 Ｐ和 肘 是 由 Ｄ＋￡和 。＋
ｅｒ ／ 混 凝 土 等 级
Ｃ３ ０ Ｏ ２ ．５ Ｃ４ ｏ Ｃ５ Ｏ Ｃ３ ０ Ｏ５ ．Ｏ Ｃ０ ４ Ｃ０ ５ ＣＯ ３ １０ ．ｏ ＣＯ ４ Ｃ０ ５ ＣＯ ３ １５ ．Ｏ Ｃ０ ４ ＣＯ ５
钢管混凝土构件的承载力分析
钢 管 混 凝 土 构 件 的 承 载 力 分 析
朱喜 源
摘
黄 文通
要： 分析 了钢 管混凝土材料 的特点与材料力 学参数 ， 并采用有限元 的块体单元 与板壳单元来模拟钢管混凝 土柱 ， 对其
受力性能和承载能力进行 了分析计算 ， 计算结果与轴压试验结果 的对比分析表明， 有限元计算结果与试验结果吻合较好。 关键词 ： 钢管混凝土构件 ， 限元 ， 有 承载力分析
或延缓钢管发生局 部屈 曲， 且提 高混凝土材料的承载 能力。钢管 混凝土的基本原理是借 助外包 钢管对核 心混凝 土 的套 箍约束 作 高的抗压 强度 和压缩 变形 能 力。因此 ， 管混 凝 土具 有 结构 轻 钢 巧、 承载能力大的优点 ， 在拱桥结 构和高 层建筑 中被越 来越广 泛
地采用。
ｒ ＝ ｄ０
．
／
、２ ’
ｆ６兰一． （ ｆ ２ ０ ２６ｌ １ ． ６ ｃ
Ｌ Ｕ 、 Ｕ ／ Ｊ ， … ， 、
（ １ ）
０——混凝土的极限承载力 ， ＂ 取试验值 ； 用， 使核心混凝土处于三 向受压状 态 ， 而使 核心混凝 土具有 更 式 中：０ 从
表４ ６ ６号墙柱 内力计算结果
工 况 号 Ｓ ｅｒＸ Ｓ ｅｒＹ ｈａ－ ｈａ－
１ —５ ８ ． ６ ６ ４．
上面三片墙 的 １ 内力分别 为 ： ～６组是地震作用 组合 ０组 １组 下 的内力 ， ， ７组 ８组是风荷 载作用下 的内力 ， ，０组 为恒 、 ９组 １ 活 荷载作 用下的 内力 。从 以上几组数 据 中可 以发现 ： 由恒 、 活荷 载 产生的轴力是很 小的 ， 例如 ，４号墙 柱恒荷 载产生 的轴 向力仅 为 ６
中图分类号 ： Ｕ３２ Ｔ １ 文献标识码 ： Ａ
方形、圆形短轴钢管混凝土极限承载力计算的探讨
１短 轴 圆 形 钢 管 混 凝 土 轴 心 受 压 极 限 承 载 力理 论 计 算
（） Ｉ 套箍指标 ０ ｝ ＝ｃ ＨＩ
ｃ
管 混 凝 土 由于 外 围 钢 管 的 紧 箍作 用 ， 混 凝 土 处 于 三 向 应 力 使 状 态 ． 大 提 高 了其 极 限 承 载 能 力 ， 是 圆 形 钢 管 混 凝 土 节 大 但
Ｎ＝ ｏＡ￣（ ＋ ０） １２ （ ２）
形式简单 ． 筑布局灵活 ， 工方便等优点 ， 建 施 方形 钢管 对 核 心 混 凝 土 的 约 束作 用 主要 集 中在 四个 角 上 ， 的极 限 承 载 能 力 它 比 圆形 钢 管 混 凝 土 低 。
近 几 十 年 来 ， 内外 学 者 对 圆形 和 方 形 钢管 混凝 土力 学 国 性 能 和设 计 方 法进 行 了深 入 的研 究 ， 得 了 丰硕 的成 果 。 目 取 前 ， 般认为 ， 一 圆形 钢 管 混 凝 土 对 核 心 混 凝 土 具 有 紧 箍 作 用 ， 提 高 混 凝 土 的 承 载力 ； 方形 钢 管 混凝 土 四 角处 的紧 箍 作 用 对
有不同的看法。
当套 箍 指 标 ０ １ ３ ＞ ． ５时 ， 限 载荷 ２ 极
Ｎ＝ ￣（＋ ／ １１ ） ｏＡ １ 、 ＋ ．０
（） ３
利 用 上 述 公 式 （ ） （ ） 合 文 献Ｌ 的试 验 结 果 ， 出 表 １ ２ 、３ 结 ｌ ｌ 中 得 。
表 １ 计 算 结 果 与 试 验 结 果 比 较
试件号
钢管尺寸
Ｄｔ ｘＬ ｘ
（ ｍ） ｍ
Ｌ Ｄ
Ｄ 。 ｆＭ ａ （ Ｐ ）加载方式 。 ． Ｐ ） Ｍ ａ ｔ （ 一 套箍指标 ＿ Ｎ（ ｅ ｕ 本文 ） Ｎ 载荷 Ｎ（ （ ） ｋ ０１９ ６５ １６ ．５ Ａ Ｃ Ｂ Ａ １０ ７ ５ １３ ７５ １６ ８３ １１ ８４ １３ ７２
圆形钢管混凝土构件承载力的规程对比分析
１ 规范基本 规定
１ ． １轴压构 件 轴心受压柱可分 为短柱 和长柱 ， 其承载力分别定为强度承 载力和稳定承载力 。对 于前者 ， 文献 【 ２ ］ 和文献【 ３ ］ 都视外钢管和
其中 ａ ： 一 １ ＋ （ ３ ５ ＋ ２ ｈ ｖ － ｋ ｏ ） ｅ
一
一
）
２
； ｂ ： ｅ 一 ２ ａ ； ｃ ： １ 一 ａ ： 一 ｂ ｏ ； ｅ ＝ － ｄ ／ （ Ｘ
‘
规定原 则和 内容。接 着 ，以截 面舍钢率和 构件长 细比为参数 ， 自 编
Ｍａ ｄ ａ ｂ 程 序对规范 内容进行 了详细 比较 。结果表 明 ： 轴压 强度承栽力
文献 ［ ３ 】 ： Ｍ ＝ ｒ ｍ Ｗ工 ，
当￡ ≥０ ． ８ ５时 ， ｒ ｍ ＝ １ ． ４ ， 反之 ， 取ｒ ｍ ＝ １ ． ２ （ １ Ｏ ） １ ． ３压 弯 构 件 对于压弯 构件 ， 当处 于小偏心受压 时 ， 文献【 ２ 】 和文献【 ３ ］ 均
采用轴力 一弯矩直线关 系求解截 面平 面内稳定 承载力 ， 当处于 大偏心受压 时 ， 文献 【 ２ ］ 采用抛物线 关系 ， 而文献［ ３ ］ 采用直线 关 系， 具体可见公式（ １ １ ） ～ （ １ ４ ） ： 文献 ２ １ ： 当Ｎ ／ Ｎ ≥２ ‘ ｐ 时
（ ２ ３ ５ ／ ｆ ￣ ） ） ］ （ ２ ５ ／ （ ｆ ｏ ｋ ＋ ５ ） ， （ ａ ／ ｏ ． ； ｋ ｐ ＝ １ ７ ４ ３ ／ 、 ／ Ｃ； ｋ ＝ ４ Ｉ Ｅ Ｄ ；
文献【 ３ ］ ： 当 ≤ 。 时， ‘ Ｐ ＝１ 当 ０ ＜ ≤ 时， ｑ ｏ ＝ ａ ｈ Ｚ ＋ ｂ ｈ ＋ ｃ 当 入＞ 时， ‘ Ｐ ： ｄ ／ ‘ （ ６ ） （ ７ ） （ ８ ）
圆钢管混凝土轴心力作用下本构关系的研究及其应用
圆钢管混凝土轴心力作用下本构关系的研究及其应用一、引言圆钢管混凝土结构是一种新型的结构体系，具有高强度、高刚度、高耐久性、抗震性能好、施工简便等优点，其在工业、民用建筑、桥梁、电力线路等领域有着广泛的应用。
本文通过对圆钢管混凝土轴心力作用下本构关系的研究，探讨其力学性能及应用。
二、圆钢管混凝土本构关系的研究圆钢管混凝土结构中，圆钢管与混凝土形成自重、外荷载及内力共同作用的结构体系，其力学性能主要受圆钢管和混凝土两种材料的力学性质影响。
因此，对其材料特性的研究十分关键。
1. 圆钢管材料特性的研究圆钢管主要受弯曲变形及轴向变形的影响，其本构关系主要可描述为受拉和受压状态下的应力-应变曲线。
经研究可知，圆钢管的应力-应变曲线常见两种类型，一种是屈服点明显的曲线，称为“强性”，另一种是比较平缓的曲线，称为“软性”。
对于前者，其屈服应变高，强度大，韧性差；后者则强度小，但具有较好的韧性。
圆钢管柱的强度主要受其材料特性及几何参数影响，同样是受拉和受压状态下的应力-应变曲线。
研究表明，圆钢管柱的屈服荷载与屈服强度呈正比关系，其抗压承载力主要受管壁厚度、圆形度、屈服应变等因素的影响。
2. 混凝土材料特性的研究混凝土是圆钢管混凝土结构中的一种基础材料，主要受压强度及抗拉强度的影响。
混凝土的本构关系可用材料模型进行描述，其中常用的模型有弹性模型、弹塑性模型、本构模型、变形层模型等。
在圆钢管混凝土结构中，混凝土腔体的厚度比、体积比、强度等参数会影响混凝土受力状态及介观形貌，并进而影响轴心力作用下的本构关系。
研究表明，圆钢管混凝土结构具有较好的耐久性和抗裂性能，可在长时间内承受持续荷载而不产生失效。
三、圆钢管混凝土本构关系的应用圆钢管混凝土的本构关系可应用于多种工程领域，如建筑、桥梁、电力线路等。
在建筑领域中，圆钢管混凝土结构可以用于建设高层建筑、宿舍、公寓等；在桥梁领域中，圆钢管混凝土梁可作为悬臂支撑梁、桥面板等器件；在电力线路领域中，圆钢管混凝土电杆可用于电力输电。
圆钢管混凝土纯弯构件的承载力研究
圆钢管混凝土纯弯构件的承载力研究1纯弯构件的特点钢管混凝土以其抗压强度高而最适宜于作受压构件,在受弯构件中采用钢管混凝土,并无突出的优点。
因此,钢管混凝土的抗弯强度及其计算方法,过去很少有人研究。
但研究钢管混凝土的纯弯力学性能,有助于深入认识压弯构件的工作机理。
同时,合理地确定钢管混凝土组合抗弯模量和组合抗弯刚度等力学指标,是进行钢管混凝土框架柱受力分析的重要前提之一[1]。
在进行钢管混凝土构件受纯弯作用下荷载—变形关系曲线的全过程分析时,为了便于计算,采用以下基本假设[2]。
(1)钢管混凝土受弯矩作用时,截面可分为受压区和受拉区。
截面受压区钢材的应力与同应变的钢管混凝土轴心受压时钢材的应力相同。
(2)构件在变形过程中始终保持为平截面。
(3)钢和混凝土之间无相对滑移。
(4)忽略剪力对构件变形的影响。
(5)构件两端为铰接,构件挠曲线为正弦半波曲线。
图1所示为构件在纯弯曲作用下的变形情况,其中“um”为构件跨中挠度,L为计算跨度。
2抗弯承载力计算公式的比较为了考察现有设计公式在计算构件承载力时的准确性,本文整理了部分试验数据,如表1,用以说明各计算公式的适应性。
表1 圆钢管混凝土纯弯构件试验结果注:D-钢管外径;t-钢管壁厚;D/t-径厚比;fc-混凝土强度;fs-钢材屈服强度;ξ-套箍指标;α-含钢率。
为了方便比较,本文暂采用规程DL/T5085(1999)与DBJ13-51-2003(2003)以及文献[6]提出的圆钢管混凝土抗弯承载力计算公式进行对比。
对计算结果Muc(Kn·m)与试验结果Mue(Kn·m)的比较表明:对于规程DL/T5085(1999),Muc/Mue的平均值为0.833,均方差为0.312;对于规程DBJ13-51-2003(2003), Muc/Mue的平均值为0.886,均方差为0.113;对于文献[6]提出的计算公式,Muc/Mue的平均值为0.887,均方差为0.120。
钢管混凝土截面抗弯承载力
钢管混凝土截面抗弯承载力钢管混凝土是一种常用于结构工程中的材料，其具有很高的强度和抗压性能。
在工程实践中，常常需要研究和评估钢管混凝土截面的抗弯承载力。
本文将围绕这一主题展开讨论，介绍钢管混凝土截面抗弯承载力的相关知识和计算方法。
钢管混凝土结构是将钢管嵌入混凝土中形成的一种复合结构。
钢管起到了加强混凝土截面抗弯强度的作用，提高了结构的整体强度和承载能力。
钢管混凝土截面的抗弯承载力主要取决于钢管和混凝土的相互作用。
钢管的选择对于钢管混凝土截面抗弯承载力起到了重要的影响。
钢管的直径、壁厚和材料强度是影响抗弯承载力的关键因素。
直径较大的钢管能够提供更大的弯矩抵抗能力，壁厚较大的钢管能够提供更高的抗弯强度，而高强度的钢管材料能够提供更高的整体承载能力。
混凝土的质量和强度也对钢管混凝土截面的抗弯承载力起到了重要的影响。
混凝土的强度取决于水灰比、配合比和养护等因素。
高质量的混凝土能够提供更高的抗弯强度，从而提高钢管混凝土截面的整体承载能力。
钢管和混凝土的相互作用使得钢管混凝土截面的抗弯承载力得以提升。
钢管的刚度和混凝土的粘结力是两者相互作用的关键。
钢管刚度较高时，能够更好地抵抗外部弯矩的作用，从而提高截面的抗弯强度。
混凝土与钢管之间的粘结力越大，两者之间的相互作用越紧密，使得截面整体承载能力得到提升。
钢管混凝土截面的抗弯承载力可以通过理论计算和试验验证来评估。
理论计算常常采用弯矩-曲率法或应变平衡法来进行。
弯矩-曲率法是一种基于截面受力平衡条件的计算方法，通过建立钢管混凝土截面受力平衡方程，求解得到截面的抗弯承载力。
应变平衡法是一种基于截面应变平衡条件的计算方法，通过建立钢管混凝土截面的应变平衡方程，求解得到截面的抗弯承载力。
试验验证是通过在实验室或现场进行加载试验，测量截面的应变和变形等参数，从而评估截面的抗弯承载力。
钢管混凝土截面的抗弯承载力是由钢管和混凝土的相互作用决定的。
钢管的选择、混凝土的质量和强度以及钢管与混凝土之间的相互作用是影响抗弯承载力的重要因素。
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圆钢管混凝土纯弯构件的承载力研究
1纯弯构件的特点
钢管混凝土以其抗压强度高而最适宜于作受压构件,在受弯构件中采用钢管混凝土,并无突出的优点。
因此,钢管混凝土的抗弯强度及其计算方法,过去很少有人研究。
但研究钢管混凝土的纯弯力学性能,有助于深入认识压弯构件的工作机理。
同时,合理地确定钢管混凝土组合抗弯模量和组合抗弯刚度等力学指标,是进行钢管混凝土框架柱受力分析的重要前提之一[1]。
在进行钢管混凝土构件受纯弯作用下荷载—变形关系曲线的全过程分析时,为了便于计算,采用以下基本假设[2]。
(1)钢管混凝土受弯矩作用时,截面可分为受压区和受拉区。
截面受压区钢材的应力与同应变的钢管混凝土轴心受压时钢材的应力相同。
(2)构件在变形过程中始终保持为平截面。
(3)钢和混凝土之间无相对滑移。
(4)忽略剪力对构件变形的影响。
(5)构件两端为铰接,构件挠曲线为正弦半波曲线。
图1所示为构件在纯弯曲作用下的变形情况,其中“um”为构件跨中挠度,L为计算跨度。
2抗弯承载力计算公式的比较
为了考察现有设计公式在计算构件承载力时的准确性,本文整理了部分试验数据,如表1,用以说明各计算公式的适应性。
表1 圆钢管混凝土纯弯构件试验结果
注:D-钢管外径;t-钢管壁厚;D/t-径厚比;fc-混凝土强度;fs-钢材屈服强度;ξ-套箍指标;α-含钢率。
为了方便比较,本文暂采用规程DL/T5085(1999)与DBJ13-
51-2003(2003)以及文献[6]提出的圆钢管混凝土抗弯承载力计算公式进行对比。
对计算结果Muc(Kn·m)与试验结果Mue(Kn·m)的比较表明:对于规程DL/T5085(1999),Muc/Mue的平均值为0.833,均方差为0.312;对于规程DBJ13-51-2003(2003), Muc/Mue的平均值为0.886,均方差为0.113;对于文献[6]提
出的计算公式,Muc/Mue的平均值为0.887,均方差为0.120。
可见,规程DBJ13-51-2003(2003)和文献[6]的计算结果与试验结果总体吻合且偏于安全。
参考文献:
[1]李俊峰. 浅谈钢管混凝土结构的应用与优缺点. 包钢科技,2001,27(
3):92～95.
[2]蔡绍怀. 现代钢管混凝土结构. 北京:人民交通出版社,2003.
[3]ELCHALAKANI. Tests of Concrete - Filled Double Skin Circular Hollow Sections. First Inter. Confer. on Steel & Composite Structures. Pusan,Korea, June,2001:283~290.
[4]韩林海,杨有福. 现代钢管混凝土结构技术. 北京:中国建筑工业出版社,2004.
[5]PRION H G L,BOEHME J. Beam-Column Behavior of Steel Tub
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eering. 1994,21 (3):207~218.
[6]Wei Hua ,Hai-Jun Wang etal. Study on Strength of Reinforced Co
ncrete Filled Circular Steel Tubular Columns . Structural Engineering a
nd Mechanics. 2005,19(6):653~677.。