中空夹层钢管混凝土构件在压弯扭剪复杂受力状态下的工作机理研究

中空夹层钢管混凝土是在两层同心放置的钢管之间灌注混凝土而成的新型钢管混凝土构件，具有承载力高、抗震性能好等优点，可应用于高架桥桥墩和高层建筑中，有良好的应用前景。.本项目拟对外管为圆形和方形、内管为圆形的此类构件进行研究。采用有限元方法，从工作机理方面深入研究构件在压、弯、扭、剪及其复合受力状态下的力学实质，并有针对性地进行实验研究，进一步验证分析结果的正确性。为便于工程应用，提出以精确分析理论为基础的构件在不同受力状态下的承载力实用计算方法。.其他研究者对此类构件研究主要集中在实验研究和轴压构件的理论计算方面。项目申请人已经对此类构件的轴压、纯弯、压弯、滞回性能进行了大量实验研究和工作机理分析。这些前期工作为本项目的顺利完成奠定了深厚的基础。

本项目采用实验研究和理论研究相结合的方法对圆、方中空夹层钢管混凝土构件在纯扭、横向受剪、压扭、弯扭、压弯扭、压弯剪和压弯扭剪受力状态下的力学性能和工作机理进行了研究。. ①实验研究：. 以空心率和材料强度为主要变化参数，对圆、方中空夹层钢管混凝土构件进行扭转和横向受剪实验研究。以空心率和轴压比为主要变化参数，对圆、方中空夹层钢管混凝土构件进行压扭的实验研究。以空心率和偏心距为主要变化参数，对圆、方中空夹层钢管混凝土构件进行压弯扭和压弯剪的实验研究。. ②工作机理分析：. 采用有限元方法建立构件在纯扭、横向受剪、压扭、弯扭、压弯扭、压弯剪和压弯扭剪受力状态下的分析模型，对其荷载-变形关系曲线进行全过程分析，研究各阶段内外钢管和核心混凝土截面的应力状态及其相互作用，探讨不同加载路径情况对构件力学特性的影响规律。. ③提出简化计算公式：. 在工作机理分析的基础上，确定主要影响参数和参数分析方案，通过大量的参数分析，提出不同受力状态下承载力的实用计算方法。.本项目圆满完成了预期的研究目标，可为该类构件的工程应用提供设计指南。相关的研究在国内外期刊发表了19篇文章，其中国际期刊2篇，国内核心13篇，2篇SCI检索，8篇EI检索，1篇ISTP检索，申请专利2项。研究期间参加1次国际学术会议和2次国内学术会议，培养研究生5名，其中3名已经毕业，2名即将毕业。. 由研究现状可知，近4年相关的研究主要集中在对中空夹层钢管混凝土轴压、偏压、初应力、耐火性能方面的研究，尚没有对其扭转及其复合受力性能的研究报道。本项目的研究属于国际领先水平。