带肋方钢管混凝土柱偏心受压试验研究

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发布时间：2021-09-10

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带肋方钢管混凝土柱偏心受压试验研究
黄宏，万城勇
(铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心，华东交通大学土木建筑学院，南昌330013)
摘要：以长细比和偏心率为主要变化参数，设计了6根带肋和6根无肋方钢管混凝土试件，对其进行了
偏心受压的试验研究。试验结果表明，所有试件都最终由于失稳而破坏；试件长细比和偏心率越大，其
刚度和极限荷载越小，偏心率对极限荷载的影响更为显著；试件偏心率越大，后期延性越好；加载初期试
件中截面变形符合平截面假设；设置加劲肋能有效延缓管壁局部屈曲的发展，能提高试件的极限荷载和
后期延性。
关键词：方钢管混凝土加劲肋偏压长细比偏心率
中图分类号：TU392．3 文献标识码：A
0 前言
方钢管混凝土是在方形钢管中灌注混凝土而成的
构件，具有承载力高、塑性和韧性好、制作和施工方便、
耐火性能和经济效果好等特点，近年来越来越多地被
应用于高层和超高层等建筑中。方钢管混凝土中钢管
的宽厚比若超过一定的范围，在荷载的作用下，管壁较
易产生向外的局部屈曲，降低了构件的承载力。为提
高此类构件管壁的稳定性，可采用设置纵向加劲肋、约
束拉杆和角部隅撑等构造措施。本文拟对在管壁内设
置纵向加劲肋的方钢管混凝土偏压试件进行研究，称
之为带肋方钢管混凝土。由于加劲肋增加了方钢管混
凝土管壁的约束支撑点，所以，它不仅弥补了管壁中部
约束效应弱的情况，而且，有效地控制了局部屈曲的发
展。其截面形式如图1所示。
图1 带肋试件截面示意
收稿日期：2009-07-07；修回日期：2010-01—10
基金项目：江西省自然科学基金项目，江西省教育厅项目(赣教技字
[2006]180)。
作者简介：黄宏(1977一)，女，江西樟树人，副教授，博士。
国内外已有研究者对方钢管混凝土试件进行了试
验和理论研究。曹宝珠(2004)¨ 进行了7根薄壁方
钢管混凝土长柱的偏压试验，并且采用有限元软件
ANSYS和基于塑性区域假定的能量方法对其进行了
模拟计算；陶忠和于清(2006) 进行了18个薄壁方
钢管混凝土偏压构件的试验研究，其中包括6个带加
劲肋的试件和12个不带加劲肋的试件，在试验研究的
基础上，采用纤维模型法和有限元法对其进行了理论
计算；陈勇等(2006)[3 3进行了9个无肋、单向和双向
设置直肋方形薄壁钢管混凝土长柱偏压和轴压的试
验，并且用正交试验设计和多元回归分析评价了加载
初始偏心距、设置直肋集合长度对长柱极限承载力的
影响；UY(2000) 进行了30个方钢管混凝土试件在
轴压、纯弯和偏压荷载作用下力学性能的试验研究，试
验考察的主要参数为宽厚比。本课题组已对带肋方钢
管混凝土轴压和纯弯试件进行了试验研究。
本文拟以长细比和偏心率为主要变化参数，通过
与无肋方钢管混凝土的对比试验研究，考察带肋方钢
管混凝土试件偏心受压的力学性能。
2 试验概况与方法
共设计了12个方钢管混凝土试件，其中包括6个
带加劲肋的试件和6个不带加劲肋的试件，具体参数
见表1。其中，为方钢管边长，￡为管壁厚度，h 为加
劲板件宽度，t 为加劲板件厚度，如图I所标注。为
钢材的屈服强度，为混凝土的立方体抗压强度，Ⅳ
为试验测得的试件极限荷载。试件设计时，主要变化
参数为方钢管的长细比A(A=L／i，L为构件计算长
度，i为截面回转半径)和荷载偏心率e／r(e为荷载偏