矩形薄壁钢管混凝土短柱轴心受压性能试验研究.docx

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摘要：本文通过对矩形薄壁钢管混凝土短柱的轴心受压性能试验研究，分析了其受力性能和破坏模式。试验结果表明，在不同的钢管尺寸、混凝土强度和钢管端部加固方式下，矩形薄壁钢管混凝土短柱的承载力和受力性能均有所不同，其中钢管尺寸对其影响最为显著。
关键词：矩形薄壁钢管；混凝土短柱；轴心受压性能；承载力；破坏模式
目录：
1、前言
2、实验设计
3、试验结果分析
4、结论和展望
5、参考文献
1、前言
矩形薄壁钢管混凝土短柱作为一种节省钢材、能够满足大跨度结构需求的新型结构材料，近年来得到了广泛关注。混凝土可以有效提高钢管的防火性能和耐腐蚀性能，同时钢管又能够增强混凝土的受压性能。因此，研究矩形薄壁钢管混凝土短柱的轴心受压性能对于推广其应用具有重要意义。
本文通过对矩形薄壁钢管混凝土短柱的轴心受压性能试验进行研究，分析了其试验过程中的受力性能和破坏模式，探讨了其受力性能影响因素，并得出了相应结论。
2、实验设计
实验材料
本文选用厚度为2mm的矩形薄壁钢管和强度等级为C30的普通混凝土。其主要物理力学性能如下表所示。
表 1 矩形薄壁钢管和混凝土的力学性能
|材料|密度（kg/m）|屈服强度（MPa）|抗压强度（MPa）|弹性模量（GPa）|
|--|--|--|--|--|
|矩形钢管|7850|345|390|210|
|混凝土|2400||30|30|
实验方法
本文采用试验法研究矩形薄壁钢管混凝土短柱的轴心受压性能。试件的尺寸为300mm×300mm×400mm（长×宽×高），钢管长度为200mm，钢管截面尺寸分别为80mm×80mm和100mm×100mm。试验中分别采用单纯加固、端口加固和端部加压加固三种方式进行试验，以研究加固方式对矩形薄壁钢管混凝土短柱受力性能的影响。
试验过程中，采用载荷比控制方式，以1%的变形速率加载，记录试验过程中的应变和载荷数据，并记录试件的破坏模式。
3、试验结果分析
不同尺寸矩形钢管试验结果分析
钢管尺寸对于矩形薄壁钢管混凝土短柱的轴心受压性能影响较大。在试验中，为了便于分析，分别选用了80mm×80mm和100mm×100mm两种截面尺寸的矩形钢管进行试验。试验结果表明，在钢管尺寸相同的条件下，随着混凝土强度的不断提高，矩形钢管混凝土短柱的承载力也不断提高，这是由于混凝土的强度可以增大矩形钢管的受压强度而导致的。同时，矩形钢管截面尺寸的增加同时也增加了矩形钢管混凝土短柱的承载力。
不同加固方式试验结果分析
在试验中，通过采用单纯加固、端口加固和端部加压加固三种方式对矩形薄壁钢管混凝土短柱进行试验。试验结果表明，端部加压加固方式是最为有效的加固方式，可以有效提高矩形薄壁钢管混凝土短柱的承载力，其次是端口加固和单纯加固。这是由于端部加压加固可以增强矩形钢管的延性和承载力，有效控制矩形钢管的塑性变形，在短柱受压过程中可以减少矩形钢管的侧面位移并引导其发展为稳定的轴向压缩破坏。
4、结论和展望
通过对矩形薄壁钢管混凝土短柱轴心受压性能试验研究，得出以下结论：
1. 矩形薄壁钢管混凝土短柱的承载力和受力性能与矩形钢管尺寸和混凝土强度密切相关，其中钢管尺寸对其影响最为显著。
2. 端部加压加固是最为有效的加固方式，可以明显提高矩形薄壁钢管混凝土短柱的承载力和延性，对于工程实际应用具有广泛意义。
展望未来，可以进一步研究钢管在受压过程中的变形规律和力学性能，并探讨其在与混凝土组合使用的情况下的受力性能和破坏模式，为工程实际应用提供更多可靠的理论依据。
参考文献：
[1] 李永刚, 石铮, 董硕. 内充混凝土矩形钢管轴心受压性能试验研究[J]. 工业建筑, 2010, 40(4): 69-72.
[2] 孙勇, 邵元春, 李钟芳,等. 矩形徐变钢管混凝土短柱轴心受压性能试验研究[J]. 工程力学, 2008, 25(7): 69-75.
[3] 于志军, 陈自江. 矩形钢管混凝土短柱轴心受压性能与理论分析[J]. 工业建筑, 2014, 44(5): 70-74.