开槽方钢管混凝土轴压短柱力学性能研究

• 作者: 李彪 张经科 丁发兴
• 来源期刊: 铁道科学与工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 方钢管混凝土 开槽 有限元分析 轴压承载力 钢管形状约束系数
• 年，卷（期）: 2022,（4）
• 所属期刊栏目: 桥梁隧道与结构|Bridge,Tunnel and Structure
• 页码范围: 1041-1051
• 页数: 11页
• 分类号: TU375.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20210389

摘要

工程实际中的钢管混凝土构件在材料缺陷、构造开槽、环境腐蚀等因素的影响下,外部钢管表面将产生影响其结构完整性和使用寿命的局部缺陷.为研究钢管开槽对钢管混凝土短柱轴压承载力和钢管约束作用的影响,开展开槽方钢管混凝土短柱轴压性能试验研究和有限元分析.试验采用机械开槽的方式模拟钢管局部缺陷,探讨中部横向开槽、中部纵向开槽、角部横向开槽、角部纵向开槽4种开槽方式对构件荷载?应变曲线和破坏模式的影响.研究结果表明:开槽试件因开槽方式不同表现为槽口的凸起或闭合,且不同开槽方式将不同程度地降低钢管约束作用,导致构件承载力发生不同程度的下降,其中以中部横向开槽试件承载力下降最明显.之后采用ABAQUS有限元软件建立开槽方钢管混凝土短柱轴压三维实体有限元模型,在试验验证的基础下建立足尺模型进行参数分析,探讨不同开槽方式对承载力和钢管形状约束系数的影响.分析结果表明,横向开槽算例承载力和钢管形状约束系数降低相对未开槽算例较为明显,而竖向开槽算例基本不变.通过考虑不同开槽方式下钢管形状约束系数的折减建立开槽方钢管混凝土轴压承载力实用计算公式,公式计算结果与试验结果、有限元结果均吻合较好,表明实用计算公式精度较高,可应用于工程实际中开槽钢管混凝土构件承载力的计算.