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与圆形钢管混凝土柱的约束不同,L形钢管混凝土柱在钢管角部对核心混凝土的约束作用强,而钢管周边对核心混凝土的约束作用弱;同时,钢管在达到屈服应变前易发生局部屈曲破坏,因而L形钢管混凝土柱的承载能力以及延性性能均较圆形钢管混凝土柱要差得多。针对L形钢管混凝土柱的上述缺点,沿钢管长边和短边方向设置水平约束拉杆,加强钢管周边对核心混凝土的约束作用是一种改善其力学性能的有效措施。一方面约束拉杆可限制核心混凝土的横向变形,加强对核心混凝土的约束作用;另一方面约束拉杆为钢管提供侧向支撑,从而延缓甚至避免钢管的局部屈曲。然而,目前对这种带约束拉杆L形钢管混凝土双向偏心受压构件力学性能的研究还很少,已有的成果大多是在试验研究的基础上取得的。基于上述分析,本文以现有的研究成果为基础,采用数值分析方法,对双向偏心受压作用下带约束拉杆等肢L形钢管混凝土短柱的力学性能进行了研究,具体包括以下几方面的主要内容:
(1)介绍本文采用的数值方法——纤维模型法的基本原理以及相关程序的编制,并对带约束拉杆等肢L形钢管混凝土轴压、偏压构件的荷载.变形关系曲线进行全过程数值分析,计算分析曲线与现有的试验曲线吻合良好;
(2)以轴压比、荷载角、钢管强度、钢管壁厚、核心混凝土强度、约束拉杆间距等为研究参数,采用经试验验证的非线性分析程序对带约束拉杆等肢L形钢管混凝土短柱在双向偏心作用下的力学性能(轴压比限值、延性性能、承载力)进行了数值分析。结果表明,轴压比、荷载角、钢管壁厚等对带约束拉杆等肢L形钢管混凝土短柱力学性能的影响较为显著;
(3)在总结数值分析结果的基础上,提出了带约束拉杆等肢L形钢管混凝土短柱在轴压、双向偏心受压下承载力的简化计算公式。