不锈钢管混凝土构件承载力计算方法及应用

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不锈钢管混凝土兼具了钢管混凝土和不锈钢的优点,具有较高的承载力、良好的延性和耐久性,且外表美观、易于维护,在诸多现代工程结构中得到应用,如香港昂船洲大桥、纽约赫斯特大厦等。同时,因为不锈钢有着显著的材料非线性和强烈的应变硬化等特征,使得不锈钢管混凝土构件的组合性能与碳素钢管混凝土有所不同。因而需要深入研究不锈钢管混凝土构件在复杂受力状态下的受力性能和工作机理,并给出其承载力的简化计算方法。本文主要完成了以下工作:(1)汇总了现有的不锈钢管混凝土构件试验研究成果,并构建数据库,包括圆形试件125个(轴压64个、纯弯曲25个、偏压36个),方、矩形试件175个(轴压94个、纯弯曲23个、偏压58个)。(2)基于计算结果与试验结果的比较,探讨了文献中的简化方法以及碳素钢管混凝土规程GB 50936-2014、DBJ/T 13-51-2010、EC4和AISC中的设计方法,在计算不锈钢管混凝土构件承载力时的适用性。(3)在确定不锈钢与核心混凝土本构关系模型的基础上,利用有限元软件ABAQUS建立了不锈钢管混凝土轴压、纯弯及偏压(压弯)构件的分析模型,通过模拟结果与试验结果的比较验证了有限元模型的准确性。(4)运用经试验结果验证的有限元模型,系统分析了不锈钢材类型(?0.2)、含钢率(?)、混凝土强度(fcu)和长细比(?)等参数对不锈钢管混凝土构件承载力的影响,并提出了更为准确的承载力简化计算方法。最后,结合工程设计实例,比较分析了本文公式和已有方法在计算不锈钢管混凝土构件承载力时的差异,以期为工程实践提供参考。
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