带约束拉杆L形钢管混凝土受压柱力学性能分析及承载力计算

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L形钢管混凝土柱是指将混凝土灌入L形钢管内而形成的钢管-混凝土组合柱,相对于圆形截面钢管混凝土柱而言,具有构造简单,符合建筑平面要求,截面惯性矩大等优点。因此,L形钢管混凝土柱在工程上有较大的应用前景。然而,在L形钢管混凝土柱中,由于管壁各边中部对核心混凝土的约束作用较小、长边对核心混凝土的约束作用弱于短边等特点。因此,在L形截面长边中部设置约束钢板横向变形作用的水平拉杆,有助于提高钢管对核心混凝土的约束效应,改善构件的受力性能。因此,本文对带约束拉杆L形钢管混凝土受压柱进行力学性能分析及承载力计算,主要内容包括:1、针对带约束拉杆L形钢管混凝土轴压短柱的力学性能,利用大型通用三维有限元软件ANSYS,进行了非线性有限元数值模拟,将有限元值与试验值进行对比分析,说明本文所建立的模型是合理的。在此基础上,分析了拉杆纵向间距、拉杆横向间距、钢管壁厚及长细比等影响因素,对带约束拉杆L形钢管混凝土轴压柱力学性能及承载力的影响。2、利用上述模型,针对带约束拉杆L形钢管混凝土偏压短柱,进行了不同偏心距下的力学性能分析。并采用正交实验原理,对带约束拉杆L形钢管混凝土偏压柱进行了正交分析,分析了长细比、混凝土强度等级、钢管壁厚、钢管屈服强度、偏心距和拉杆水平间距等六个参数,对承载力的影响。3、分别采用统一理论、极限平衡理论和统一强度理论,并考虑拉杆对混凝土的约束作用及截面长宽比的影响,分别推导出以上述三种理论为基础的、带约束拉杆L形钢管混凝土轴压短柱承载力计算公式,并分别与有限元值和试验值进行对比,以便得出较好的计算方法。4、在带约束拉杆L形钢管混凝土轴压短柱承载力计算公式的基础上,采用经验系数法,通过对有限元计算结果的回归分析,推导带约束拉杆L形钢管混凝土偏心受压短柱承载力计算公式,并与有限元值进行对比。
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