论文部分内容阅读
凭借优良的受力性能,钢管UHPC这种新型的组合形式正逐渐被应用到工程当中。为了得到指导工程设计的钢管UHPC压弯构件N-M相关方程,本文一方面通过静力试验和有限元分析对钢管UHPC轴压以及纯弯构件的破坏模式、受力性能进行分析,并结合相关研究成果得到钢管UHPC轴压强度承载力Nu、轴压稳定承载力系数妒以及受弯极限承载力M"的简化计算方法;另一方面对钢管UHPC偏压构件展开重点研究,首先通过静力试验对14根偏压试件的破坏模式及受力性能进行分析,接着以试验为基础,建立20组共180个钢管UHPC偏压试件有限元模型,以此分析各因素对钢管UHPC压弯构件N-M曲线的影响,主要研究结论及相关成果如下:(1)钢管UHPC轴压承载力与含钢率、核心UHPC强度以及钢材屈服强度呈正比,而与长细比呈反比;研究发现:套箍系数并不能全面体现钢管与核心UHPC之间的组合效应情况;根据试验及有限元分析数据,并结合相关研究成果,得到偏于安全的轴压强度承载力从及稳定承载力系数φ的简化计算方法。(2)提高含钢率、核心UHPC强度及钢材屈服强度均能使纯弯构件承载力得到提高;在其他参数不变的情况下,套箍系数越大,钢管UHPC纯弯构件延性越好;通过将试验和有限元数据与不同公式计算值比较,发现韩林海所建议的抗弯承载力M"的计算方法对于钢管UHPC构件仍然适用,且偏于安全。(3)偏压试验结果表明:本文偏压试件在达到峰值荷载前外观无明显变化,且均表现为受压、延性破坏;在受压过程中,长柱试件的侧向挠曲线可近似成正弦半波曲线;偏压长柱试件的套箍效应大致遵循从柱中向两端依次递减。(4)钢管UHPC偏压承载力与含钢率、核心UHPC强度以及钢材屈服强度呈正比,与构件长细比呈反比,而套箍系数并不是钢管UHPC偏压构件承载力的控制因素;在N-M曲线中表现出UHPC强度对小偏心受压构件承载力的影响大于大偏心构件。(5)随含钢率、套箍系数以及钢材屈服强度增加,N-M曲线的特征点B(受压破坏与受拉破坏临界点)所对应的临界偏心率显著增加,而UHPC强度对其影响则较小;随构件长细比增加,特征点B逐渐消失,N-M关系趋向于线性。(6)以Nu和Mu为基础,结合对钢管UHPC压弯构件的试验及有限元分析数据,得到钢管UHPC压弯构件N-M相关方程,该公式计算结果与本文和相关文献试验结果吻合较好,且总体上偏于安全,可供实际工程参考。