钢管与混凝土之间的粘结是钢管混凝土性能研究的主要课题,开展这方面的研究工作具有重要的理论意义。已有的研究成果多数建立在推出试验基础上,以测定界面粘结强度为主,而实际工程中,钢管与混凝土共同受力。本文通过轴心受压试验,对不同界面粘结状态的22根方钢管混凝土进行试验研究,在试验基础上进行了非线性有限元分析,为方钢管混凝土短柱轴压承载力设计理论提供参考。1.在钢管与混凝土之间设置不同尺寸的双面涂油塑料,将钢管与混凝土粘结状况区分为全粘结、部分粘结、无粘结。研究方钢管混凝土在不同界面粘结状况下的承载力及破坏特征。试验表明,不同界面粘结状况试件的承载力较为接近,破坏状态也较为一致。2.分析了钢管与混凝土的粘结机理,在此基础上进行临界粘结强度的研究,分析了不同粘结状况试件达到临界粘结状况时的应变及荷载分布。结果表明,不同粘结状况试件在受荷初期,界面粘结作用发生破坏,达到临界破坏状态时的应变及荷载较小,且分布无规律性。3.钢管与混凝土界面作用力分布不均匀,对方钢管混凝土模型进行了力学简化;在极限平衡原理基础上推导了不同界面粘结状况下方钢管混凝土短柱轴压极限承载力;分析了国内外两种设计理念,即假定钢管与混凝土完全粘结的设计理论、不考虑钢管与混凝土之间的粘结作用,将钢管与混凝土受荷进行叠加的设计理论。理论研究表明,不同界面粘结状况试件的极限承载力基本一致。4.结合试验数据,模拟了不同界面粘结状况试件模型,采用有限元软件ANSYS对模型进行分析,从理论上得到了荷载—变形曲线,将理论计算结果与试验结果进行对比。结果证明,结合本文理论研究成果进行的非线性有限元分析取得了理想的效果。