《尺寸效應對大直徑鋼管混凝土柱軸壓承載力的影響》是依託哈爾濱工業大學，由王玉銀擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：尺寸效應對大直徑鋼管混凝土柱軸壓承載力的影響
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王玉銀
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鋼管混凝土適應現代工程向大跨、重載、高聳方向發展的需要，在高層建築與大跨拱橋中得到了廣泛套用。隨著建築高度和拱橋跨度的不斷增加，鋼管混凝土構件的巨型化是未來發展趨勢與必然。但由於核心混凝土的存在，大尺度鋼管混凝土構件的尺寸效應顯著，且由於鋼管與核心混凝土的相互作用，使其尺寸效應問題更為複雜。現有研究和相關規程規範均是基於小尺度鋼管混凝土試件的研究成果，無法準確反映大尺度鋼管混凝土存在的尺寸效應，可能高估了其承載力。因此，亟待提出適用於大尺度鋼管混凝土構件的設計方法，以確保大尺度鋼管混凝土結構的可靠性。項目以圓形鋼管混凝土軸壓短柱為研究對象，以截面尺寸為主要研究參數，並考慮混凝土強度、含鋼率、核心混凝土收縮等因素，採用試驗研究與理論分析相結合的研究方法，分析核心混凝土尺寸效應對鋼管混凝土約束效應與受力機理的影響，建立考慮尺寸效應的大直徑圓鋼管混凝土軸壓承載力的設計方法與計算公式。
結題摘要
鋼管混凝土具有抗壓性能好、承載力高、塑性和韌性好、施工方便等優點，適應現代結構向大跨、高聳、重載方向發展的趨勢及承受惡劣環境的需求，因此在高層、超高層建築及大跨橋樑中得到了較廣泛的套用。隨著建築高度和橋樑跨度的增加以及結構形式的多樣化，鋼管混凝土構件的截面尺寸不斷增大。然而，現有規範公式均是基於小尺寸鋼管混凝土試件的試驗提出的，考慮到核心混凝土尺寸效應的影響，現有是否能夠準確評估大尺寸鋼管混凝土構件的軸壓承載力值得商討。目前關於鋼管混凝土尺寸效應研究相對較少，本項目主要完成工作如下： 1.進行混凝土軸壓短柱尺寸效應試驗（24個試件），考察其彈性模量、峰值應力、峰值應變的尺寸效應規律，進而建立考慮尺寸效應影響的混凝土軸壓短柱應力-應變關係模型。 2.對混凝土軸壓短柱進行細觀數值模擬，從有限元的角度分析混凝土峰值應力的尺寸效應，驗證前文建立模型的有效性。 3.進行鋼管混凝土軸壓短柱尺寸效應試驗（36個試件），獲得了試件截面峰值應力、峰值應變及彈性模量的尺寸效應規律，研究參數範圍內尺寸效應使鋼管混凝土試件截面峰值應力減小9.7%、峰值應變減小約20%，而彈性模量基本不存在尺寸效應。 4.基於文獻數據及約束混凝土理論建立了考慮尺寸效應影響的主動約束混凝土模型，分析了主動約束與被動約束的關係，進而建立了鋼管混凝土尺寸效應分析模型，模型能夠較好地預測鋼管混凝土峰值應力及峰值應變的尺寸效應規律。 5.通過系統地參數分析發現，鋼管混凝土的尺寸效應隨含鋼率及屈服應力增大而減弱，隨混凝土強度增大而增強，對於工程中的大尺寸鋼管混凝土構件，截面峰值應力折減幅度接近15%。基於參數分析，本文提出了考慮尺寸效應影響的鋼管混凝土峰值應力及峰值應變計算公式。 本課題組研究對鋼管混凝土的尺寸效應進行定量描述，為工程中的大尺寸鋼管混凝土設計奠定了理論基礎。
