冷弯钢管混凝土桥墩承载力设计方法研究_罗露露(4)

摘 要

钢管混凝土组合结构具有良好的受力性能，已在生产中得到了广泛的应用，广大学者也开展了深入的研究。不过目前针对冷弯钢管混凝土的大多数研究主要是壁厚不超过6 mm的钢管混凝土构件。本文研究了壁厚为6 mm和10 mm的方形冷弯钢管混凝土短柱的轴压力学性能，研究结果可为冷弯钢管混凝土研究的完善和进一步发展提供参考。

本文以试验研究为主，在试验的基础上进行了规范的适用性比较和有限元的仿真计算。全文共涉及灌注混凝土的钢管混凝土短柱试件共计10个，其中6 mm和10 mm壁厚各5个试件，分别由5种不同加劲肋设置形式的钢管填充混凝土形成。

通过短柱的轴压力学性能试验，能够获取试件的极限承载力和了解短柱受荷机理，以此为基础并结合相关规范进行比较分析和有限元数值研究，实现深入分析加劲肋设置形式、钢管的壁厚等因素对方形冷弯钢管混凝土的力学性能特别是承载力的影响，并将有限元模型应用于实际桥墩进行分析。主要结论有：

1) 加劲肋的设置能够提升短柱的承载力，只有合理的布置加劲肋才能取得较好的效果。

2) 运用现有规范CECS159:2004、DBJ 13-51-2003、AISC(2005)和BS EN 1994-1-1:2004中的计算方法得到的承载力均小于试验值，其中AISC(2005)对各试件承载力的计算结果最接近。

3) 本文采用的有限元分析模型适用于本文短柱试件的模拟。

4) 基于上述有限元模型对钢管混凝土桥墩进行分析，等效出适合于实际工程钢筋混凝土桥墩的最优钢管混凝土截面尺寸，并以此分析出水平力的存在极大地降低了钢管混凝土桥墩的受力性能，加劲肋的布置形式在最优截面下对钢管混凝土桥墩的性能有所改善，但效果不明显。

5) 规范BS 5400(2005)中计算方法须进行适当修正后用于文中冷弯中厚壁的钢管混凝土桥墩承载力的计算。

关键词：中厚壁 冷弯钢管混凝土 桥墩 承载力 试验研究 有限元