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。

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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[6]Wei Hua ,Hai-Jun Wang etal. Study on Strength of Reinforced Co
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