薄壁圆钢管混凝土轴压试验研究

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发布时间：2021-09-06

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薄壁圆钢管混凝土轴压试验研究
金伟良，张翔，陈驹 ·
(浙江大学建筑工程学院，浙江杭州3 10058)
摘要：对于薄壁圆钢管混凝土短柱进行了轴压试验研究，试验构件为空钢管以及相同尺寸的钢管混凝土，记录分析了构件的试验现
象、破坏形式、荷载一位移曲线。对所用自密实混凝土和耐候钢做材性试验。结果显示：未经振捣的自密实混凝土能很好的填充钢管并具有
足够的强度，薄壁钢管混凝土破坏时钢管有明显的局部屈曲。并将试验结果与计算的承载力进行了比较。
关键词：自密实混凝土；耐候钢；薄壁圆钢管混凝土；轴压试验
中图分类号： TU528．571 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2010)01—0007—03
Compressive tests of thin-walled cimle concrete-filled steel tubes
HN Wei-liang．ZHANGXiang．CHEN Ju
(College ofCivilEngineeringandArchitecture，Zh@angUniversity，Hangzhou 310058，China)
Abstract： A series of stub column tests were performed on thin．wailed circle concrete．filled tubes．The test specimens includes hollow steeI
tubes and concrete—filled tubes．Material tests were also performed on the self-compacting concrete and weather steel used in the test specimens．
Test results of experimental phenomenon．failure modes and load．displacement curves were reCOrded and analyzed．The test results indicares that
the self-compacting concrete could effectively filled the steel tubes and has required compressive strengths．The failed thin—walled concre~一filled
steel tubes specimens shows obvious local buckling deform ation．The specimen strengths were compared wim design strengths．
Key words： selfcompacting concre~；weather steel；thin—walled concre~一filled steel tubes；compressive tests
0 引言
薄壁钢管对局部缺陷很敏感，且受焊接残余应力的影响较
大，在钢管中填充混凝土形成钢管混凝土后，钢管约束了混凝
土，在轴心受压荷载作用下，混凝土三向受压，可延缓其受压时
的纵向开裂。而混凝土却可以延缓或避免薄壁钢管过早的发生
局部屈曲。两种材料互相弥补了彼此的弱点，却可以充分发挥彼
此的长处，从而使钢管混凝土具有较高的承载力。作为一种比较
合理的结构形式，采用钢管混凝土可以很好的发挥钢材和混凝
土两种材料的特性和潜力，使他们的优点得到更为充分和合理
的发挥”]。随着高强度钢材的推广使用，钢管的壁厚可以减少，而
局部屈曲使得钢材的强度不能很好的被利用，因此，采用钢管混
凝土将是高强度钢材应用的一个有效途径。但是由于薄壁钢管
的设计较为复杂，而混凝土的存在影响了薄壁钢管的局部屈
曲，以及钢管与混凝土之间的相互作用，使得构件的设计更加
复杂，因此吸引了相应的研究，Luksha和Nesterovich~2J，0 Shea
和Bridge ，uyf 等均进行了对于薄壁圆钢管混凝土的研究。
1 试验构件
构件加工时，首先制作规定长度的空钢管，保证钢管两端
截面平整。同时加工2个厚度为10 nlm的钢板作为构件两端的
盖板，先在空钢管一端焊接盖板，盖板及空钢管几何中心对中，
另一端等混凝土浇筑之后再焊接。浇筑混凝土时，自密实混凝
土无需振捣。构件尺寸如表1所示。
构件的轴压试验在浙江大学5 000 kN液压试验机上进行，
每个构件在中部沿环向贴有8个应变片，应变数据由静态应变
测量系统采集。在构件端部设有3个百分表测量构件受荷下的
端部位移，如图1所示。所有试验首先进行一级荷载的预压，然
后采用分级慢速连续加载，每级荷载约为极限承载力的1／20，
每级荷载间隔时问为2~3 min。
表1 试验构件尺寸
图1 试验装置图
收稿日期：2009—10-30
基金项目：浙江大学一浙江省电力院科技合作项目；中国博士后特别基金(20081452)；浙江省教育厅科研项目(Y200804537)
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2 材性试验
试验中所用的白密实混凝土的设计等级为C50，混凝土
的配合比如表2所示，粗骨料的粒径为5～25 mm，表观密度为
2 640 kg／m 。使用的河砂表观密度为2 550 kg／m 。在自密实混
凝土添加了减水剂和塑化剂。在混凝土中使用了火山灰，根据
GB／T 1596-2005为CII。水泥用安徽海螺生产的P·O 42．5水
泥。使用的水符合JGJ 63—2o06标准。减水剂具有减少24．5％
用水量的效果。混凝土28 d抗压强度由与试件同条件下成型养
护的150 minxI50 mm~l50 mm立方试块测得，测试方法依据
GB／T 5008 l一2o02《普通混凝土力学性能试验方