预制钢管混凝土芯柱新型法兰连接试验与有限元分析

摘要

为了在多层预制叠合柱结构中实现柱-柱快速连接，对截面直径不大于400 mm的小截面钢管混凝土芯柱，提出了一种采用法兰盘和高强螺栓连接的新型法兰连接方法。该特点是在常规法兰中间设置过渡板并涂抹粘钢胶，通过调整过渡板和粘钢胶可调节预制柱长度误差、法兰盘倾斜误差和钢管内混凝土的凹凸误差。为了验证这种新型法兰连接受力的可靠性，设计4个试件进行试验，分别模拟无接头、正常连接、钢管内混凝土下凹、管内混凝土下凹且法兰倾斜等4种状况，同时考察各种施工不利因素对法兰轴向承载力的影响。通过轴向受拉、轴向受压试验和有限元分析获得试件的轴向承载力、破坏模式，采用有限元数值模拟方法对管内混凝土不平且安装倾斜的法兰连接钢管混凝土芯柱进行参数化分析。研究结果表明：该预制钢管混凝土芯柱法兰连接刚度大、承载力高、延性好，节点受力可靠；随着钢管壁厚的增加，连接并未发生破坏，该新型法兰连接受压承载力具有相当大的安全余量；钢管内混凝土凹凸不平对芯柱初始刚度和峰值承载力影响不大；法兰盘过大倾斜时将降低芯柱初始刚度和峰值承载力，施工时应引起注意。

关键词

叠合柱 / 钢管混凝土柱 / 法兰连接 / 轴压试验 / 装配式结构