钢管混凝土梁柱受力性能分析

钢管混凝土梁柱受力性能分析

张华平

（中冶华天工程技术有限公司江苏南京210019）

【摘要】本文对两种不同加载路径的梁柱进行承压试验，得出结论，混凝土强度、梁柱含钢量和偏心率（轴压比）对钢管混凝土梁柱的都能产生影响，影响程度为偏心率（轴压比）最大，含钢量次之，而混凝土的强度和等级对梁柱承压能力产生的影响最小。

【关键词】钢管混凝土；梁柱；受力性能

【中图分类号】TU398.9【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）18-0196-02

1.钢管混凝土梁柱压力加载路径

1.1常见压力加载路径

钢管混凝土梁柱在支撑实物建筑的时候，并非是单纯的受到单纯的压力，而是梁柱的轴力、弯矩和剪力共同受力，起到支撑作用。荷载对钢管混凝土梁柱产生压力和弯矩，并非通过单一的加载路径，常见的压力加载路径主要有三种：

注：D：钢管直径，t：钢管壁厚度，L：长度；

本试验所选用的钢管长细比均不超过20（为18.28/18.26）；

轴压比=弯矩/轴力（轴力为定值，比值随弯矩变化而变化）。

图2路径Ⅰ试验装置简图

注：路径Ⅰ试验水平力的施加采用50吨MTS电液伺服加载系统进行，试验数据来自X-Y函数记录仪。如图，试验件上下两段均有一块厚钢板，底部钢板20mm厚，顶部钢板和弧形钢板共同作用，确保钢管和混凝土整体受力，试验件顶部的钢垫板和千斤顶之间隔一块四氟乙烯板，以降低试验中摩擦力对水平力的影响。

固定轴压力的方向和数值，试验全城采取分级施压。梁柱压力值经过一级级施加等于预定值后，持续通过控制荷载逐级（每级增加2T）加载水平压力至试验构件屈服点前，减小级差继续进行分级施压；试验件屈服之后，获取试验件的最大位移数据，将其作为级差继续施加水平压力。

图3路径Ⅱ试验装置简图

注：本次试验为改进传统千斤顶加载水平力所带来的数据偏差，试验所用钢管混凝土梁柱均使用200吨油压柱加载机逐级加压。

路径Ⅱ试验中，预先估算梁柱的荷载极限，在其弹性阶段（每级受压5分钟），以每等级荷载极限的1/15至1/12左右的压力持续加压；当梁柱试验件总荷载达到荷载极限的1/2时，每个等级的施压力度比之前降低1/20到1/25左右；到达荷载极限的4/5左右，水平力的加载速度应放缓，当压力达到荷载极限，在试验件大幅度变形之前持续加压，荷载-变形曲线下降显著停止实验。

3.钢管混凝土梁柱受压性能分析

3.1混凝土强度对钢管混凝土梁柱受压性能的影响

对于压弯试验件（路径Ⅰ试验件）来说，轴压比小的梁柱受混凝土强度影响很小，而轴压比大的梁柱受混凝土强度影响相对大一点。混凝土强度的大小不影响偏压试验件的极限荷载，但试验件的偏心率制约着混凝土等级对梁柱的影响，偏心率小（0.4），荷载-水平位移曲线斜率受混凝土等级影响大，随混凝土等级的高低变化大小；而偏心率大（0.6），荷载-水平位移曲线受混凝土等级影响较低。总体说来，混凝土强度几乎不对偏心构件产生影响，而偏心构件的极限承载力随混凝土等级的大小变化同向产生变化。

3.2含钢率的影响

试验中，我们选取了含钢率不同的试验件进行试验。对压弯试验件而言，含钢量的高低对梁柱承载力影响较大。含钢量较高的梁柱，其刚度越大，荷载能力越大，提高了荷载极限。对偏压试验件而言，在弹性阶段，钢管和混凝土单独承压时，含钢率对荷载量基本不产生影响；弹塑性阶段至下降阶段/强化阶段之间，钢管和混凝土整体受力时，含钢量的高低对梁柱承载力影响显著，含钢量越高，钢管混凝土梁柱整体承载力越大，荷载极限越高。

3.3弯矩/轴力（轴压比、偏心率）对混凝土钢柱的影响

轴压比对压弯梁柱的影响较大，随着轴压比的加大，梁柱的压力承载水平先提高，到达节点后减弱，承压能力随着轴压比的不断增大而减弱速度加快。偏心率小的梁柱，其承载能力充分，但随着偏心率的增大，这种整体承载力越来越小，荷载极限也变低；偏心率大的梁柱，在梁柱接近破坏时钢管约束力才发挥作用，整个梁柱的荷载极限小，偏心率越大，荷载极限越低。

4.结语

钢管混凝土设计与施工是多学科相互交融的复杂系统工程，在设计的过程中，需要相关人员结合项目的特点，因地制宜的制定和优化设计方案，确保工程的顺利施工。

参考文献

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