矩形中空夹层钢管混凝土梁纯弯力学性能有限元分析

摘要

提出了一种新型的矩形中空夹层钢管混凝土梁构件。将内钢管向构件受拉侧偏心放置，可以有效减少受拉区混凝土截面面积，充分发挥钢材受拉混凝土受压的特性。利用有限元分析软件ABAQUS建立中空夹层钢管混凝土构件在纯弯作用下的有限元模型，将有限元结果与现有试验结果对比以验证有限元分析方法的准确性后，再对新型组合梁构件进行机理分析和参数分析，变化参数为内钢管偏心率、空心率、内外钢管屈服强度和混凝土强度。分析结果表明：在用钢量及截面高度和宽度一致时，内钢管偏心放置中空夹层钢管混凝土梁的极限抗弯承载力是H型钢极限抗弯承载力的1.6～2.1倍，是空钢管极限抗弯承载力的2.3～2.6倍，且其延性更好；截面高度越大的构件其内外钢管所承受的弯矩占整个构件所受弯矩的比例也越大；矩形中空夹层钢管混凝土纯弯构件的弯矩-跨中挠度曲线大致可以分为弹性阶段、弹塑性阶段和强化阶段；内管偏心放置的承载能力和延性比内管同心放置的纯弯构件的性能更好；内外钢管屈服强度和混凝土抗压强度是影响内钢管偏心放置中空夹层钢管混凝土梁力学性能的主要因素。最后，提出了内管偏心放置钢管混凝土梁抗弯承载力的简化计算方法。

关键词

矩形中空夹层钢管混凝土梁 / 空心率 / 偏心率 / 纯弯性能 / 参数分析

基金资助

国家自然科学基金（52368016）; 江西省研究生创新资金项目（YC2022-s511）; 江西省教育厅科学技术研究重点项目（GJJ210649）