不同圆心角圆端形钢管混凝土短柱轴压性能

任志刚，王丹丹

(武汉理工大学 土木工程与建筑学院，湖北 武汉 430070)

0 引 言

钢管混凝土柱具有承载力高、塑性韧性较好和施工方便等优点，广泛应用于建筑和桥梁工程中，许多学者对其展开研究[1-6]。圆端形钢管混凝土柱以外部圆端形钢管为框架，内部浇筑混凝土而成，具有与钢管混凝土相同的优势。此外，其造型较为美观，可兼顾较好约束效应所展现的较强承载能力和较大截面惯性矩所带来的较优压弯性能，适用于受弯能力不同的压弯构件中。

对圆端形钢管混凝土短柱的研究方法主要有试验与有限元分析2种方式。王志滨等[7-9]对圆端形钢管混凝土构件进行轴压试验，研究不同截面高宽比、含钢率以及构造措施下的试件破坏形态与力学性能。Hassanein等[10-11]采用ABAQUS软件对试验构件进行模拟并进行参数分析，模拟结果与试验结果吻合良好。谢建雄等[12-13]对圆端形钢管混凝土双肢塔柱及其变截面进行有限元分析，讨论外钢管对核心混凝土的约束效应。

目前针对圆端形钢管混凝土短柱力学性能的研究主要集中于两端半圆形与中间为矩形的截面形式，对圆心角θ(0°<θ<180°)的圆端形构件研究尚未见报道，为研究圆心角改变时圆端形钢管混凝土短柱力学性能变化，对2个圆心角分别为60°和120°的圆端形钢管混凝土短柱进行试验研究和有限元分析。采用通用有限元软件ABAQUS对试验结果进行验证及参数分析，并根据试验结果与参数分析结果，分别建立圆心角为60°和120°的圆端形钢管混凝土轴压短柱极限承载力计算公式。

1 试验研究

1.1 试验概况

圆心角为60°和120°的圆端形钢管混凝土横截面形式如图1所示，其中D为横截面宽度，H为横截面高度，B为中部矩形高度。共设计4个试件，试件编号、实测尺寸及基本性能如表1所示。表1中试件编号RCC代表圆端形钢管混凝土，t为钢管壁厚，L为试件高度，ξ为试件约束效应系数。圆端形钢管采用热轧钢板加工对焊成型，其强度如表2所示。……